2022-2023学年高二物理竞赛课件：非平衡载流子

非平衡载流子 非平衡载流子 在非平衡状态下可以定义 和 两个量以代替 ， 使得 式中 和 分别称为电子和空穴的准费米能级， 和 分别为相应的准费米势： （1-162） （1-163） 于是 式中 称为热电势. 在热平衡情况下，费米势为常数，可以把它 取为零基准， （1-145） （1-146） （1-143） （1-144） 非均匀的杂质分布会在半导体中形成电场，称为自 建电场。在热平衡情况下，由 有 和同样，对于型半导体，有 （1-145） （1-146） （1-150） （1-151） （1-152） （1-153） 修正的欧姆定律 （1-166）式和（1-167）式称为修正的欧姆定律，其中 分别称为电子和空穴的等效电导率。修正欧姆定律虽然在 形式上和欧姆定律一致，但它包括了载流子的漂移和扩散 的综合效应。 从修正欧姆定律可以看出，费米能级恒定（即 ）是电流为零的条件。处于热平衡的半 导体，费米能级恒定。或者说，热平衡系统具有统一的费 米能级。 （1-166） （1-167） 通过复合中心的复合: 为简单计，假设复合中心对电子和空穴的俘获系数相等。净复 合率可写成 或 表面复合 （1-207） （1-208） （1-209） （1-210） 半导体中的基本控制方程 连续性方程 利用电流密度表达式，（1-211）式和（1-212）式可以分别 写成 在一维情况下， （1-211） （1-212） （1-213） （1-214） （1-218） （1-219） 泊松方程 在饱合电离的情况下 设空间电荷所形成的电势分布为 ，则 与 之间满足泊松 方程 式中 =相对介电常数 =自由空间电容率，其数值为 方程（1-213）式、（1-214）式或（1-218）式、（1-219） 式与（1-221）式构成半导体中的基本控制方程。当给定边界 条件时，这些方程将给出确定的电荷分布、电流分布和电场 分布。 （1-220） （1-221） 方法一：牛顿定律 质量2kg物体，沿半径为4 m 的四分之一圆弧从a点由静止滑到b点，b = 6 m/s，求从a到b点过程中摩擦力所做的功。 解：  a b o [1]t=2s时，物体速度的大小； [2]前2s内此力的功。 质量为2kg物体受到力 作用，t=0时， 物体位于原点处 并静止。试求： [2] [1]t=0和t=/2时的速度； [2]力在t1=0到t2=/2这段时间内所作的功。 解： [1] [2] 编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 质量为m的质点在外力F的作用下沿x轴运动，已知t=0时质点位于原点，且初始速度为零。力F随距离线性地减少，x=0时，F=F0；x=L时，F=0。试求：质点在x=L处的速率。 由牛顿第二定律 也可解出相同结果 另由动能定理 $