浓度的公式。3.1载流子的漂移运动由于载流子带电,它在电场的作用下,受到电场力,发生运动,这种运动称为漂移运动,载流子的漂移运动产生漂移电流。载流子的漂移运动如图3.1所示,其中空心的圆圈代表空穴,实心的圆圈代表电子,二者在同一电场作用下的运动方向相反,但产生的电流方向是一致的。图3.1载流子的漂移运动示意图载流子漂移运动的结果是在半导体中产生电流,按照电流的定义,其数值等于单位时间流过垂直电流方向的任意面积上的电荷数,如图3.2所示。图3.2漂移电流定义的示意图因此空穴的漂移电流的表达式为????式中:Ipdrf表示空穴漂移电流,下标“p”表示空穴,“drf”表示漂移;A表示横截面积;vdp表示空穴平均漂移速度;ρ表示电荷密度。可以将式(3.1)进一步变形为对应的空穴漂移电流密度为???类似地,电子漂移电流密度为???在电场的作用下,空穴受到的电场力为eE,因此空穴在电场作用下的运动方程为按照式(3.5)载流子的漂移速度将线性增加,但是半导体中的载流子除了存在电场力作用下的加速运动外,还存在另外一种运动———载流子的散射。载流子的散射是指载流子不断地与半导体内部的电离杂质和晶格中热振动的原子之间发生碰撞,碰撞后改变载流子原来的加速度和速度。当不存在外电场时,这种散射也同样存在,只是由于这种运动完全是随机的,宏观上的平均值为零,并不形成电流。当载流子同时存在电场力作用下的加速运动和散射运动时,载流子的运动变为在两次散射间隔中的加速运动,因为散射,载流子失去了从电场中获得的部分能量,然后开始下次加速并再次散射,这样的过程一直重复。因此最终的结果是载流子的速度不可能线性增加,而是在给定的电场强度下,最终保持平均漂移速度。在有电场和无电场情况下载流子的运动如图3.3所示。在图3.3(b)中,为方便对比,用虚线表示无电场时载流子随机运动的轨迹,实线表示有电场时载流子两种运动的结果。
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