第四章 过剩载流子思维导图

产生和复合的概念

热平衡：产生过程与复合过程动态平衡。 半导体中的载流子浓度只有热平衡载流 子浓度，它不随时间发生变化。 平衡状态下产生率等于复合率

导带和价带之间的跃迁如下： 一方面，不断地有价电子跃迁到导 带，形成导带电子，同时形成价带空 穴；—— 称为电子一空穴对的产生 另一方面，也不断地有导带电子落 回到价带的空位上，使得导带中电子 数减少一个，价带中空穴数减少一 个；—— 称为电子一空穴对的复合

然而，除去热激发以外，我们尚可借助于其它方法产生载流子， 从而使得电子和空穴浓度偏离热平衡时的载流子浓度n0、p0，我 们称此时的载流子为非平衡载流子，用n和p表示，多于平衡值 的那部分载流子称为过剩载流子δn和δp 0  n  n  n 0  p  p  p

产生率和复合率

非热平衡状态

复合规律

寿命

双极输运的概念：如果在有外加电场 存在的情况下，在半导 体材料的某一点处产生 出了一个脉冲的过剩电 子和一个脉冲的过剩空 穴，此时这些过剩电子 和过剩空穴就会在外加 电场的作用下朝着相反 的方向漂移。但是，由于这些过 剩电子和过剩空穴都是 带电的载流子，因此其 空间位置上的分离就会 在这两类载流子之间诱 生出内部电场，而这个 内建电场又会反过来将 这些过剩电子和过剩空 穴往一起拉，既内建电 场倾向于将脉冲的过剩 电子和过剩空穴保持在 同一空间位置。因此这些带负电的过剩 电子和带正电的过剩空穴就会以同一个等效的迁 移率或扩散系数共同进行漂移或扩散运动。这种 现象通常称为双极扩散或双极输运过程。

双极输运方程

D'和μ'分别称为双极扩散系数和双极迁移率。根据扩散系数 和迁移率之间的爱因斯坦关系，

应用：

连续性方程

当半导体的平衡态遭到破坏而存在非平衡载流子时， 可以认为，分别就导带和价带中的电子而言，它们各 自处于热平衡态--准平衡态，而导带和价带之间处于 不平衡状态。因而费米能级和统计分布函数对导带和 价带各自仍然适用，可以分别引入导带费米能级和价 带费米能级，它们都是局部的费米能级，称为“准费 米能级” 。