2022-2023学年高二物理竞赛课件：载流子的扩散运动

载 流 子 的 扩 散 运 动 载 流 子 的 扩 散 运 动 对非平衡载流子有两种定向运动： ●电场作用下的漂移运动； ●浓度差引起的扩散运动。 扩散运动是由粒子浓度的不均匀所引起的，是粒 子的有规律的运动，但和粒子的无规热运动相关 ● n很大，可以忽略n1 ∵n=n0+n，n很大，说明n很大，大注入 ● n1很小，说明陷阱中心的位置远离导带 深陷阱和浅陷阱 Ec Ev Et1 Et2 大注入、深能级有利于陷阱饱和 一、扩散定律和稳态扩散方程 1、扩散定律 均匀掺杂的N型半导体 非子从一端沿整个表面均匀产生， 且只在x方向形成浓度梯度 ，非子 是沿x方向扩散运动。 光照 x 非平衡载流子的扩散 A B 0 x x+Δx 在x=x处，取截面A，x=x+x处取截面B，两截面垂直于x轴，并且都为单位面积1cm2 扩散流密度 Sp(x)： 单位时间通过扩散流过垂直的单位截面积的载流子 扩散定律 Dp为空穴的扩散系数，量纲为cm2/s 在x+x处，流密度为Sp(x+x) 在1秒钟内，在1x体积内的非子数为： Sp(x)-Sp(x+x) 单位时间、单位体积中积累的非子为： 由表面注入的空穴，不断向内部扩散中，不断复合 而消失。在恒定的光照射下，表面非子浓度恒定。 称为 恒定扩散 2、稳态扩散方程 单位时间单位体积被复合掉的非子为 ： 单位时间单位体 积积累的非子数 当： 上式为 在稳态时，积累的载流子应等于复合掉的载流子 通解为： 其中： ？ 稳态扩散方程 3．典型样品的分析 (1) 足够厚的样品 W>>Lp W＞＞Lp x hν 为解的形式，指数衰减 x △p 0 Lp ↑ ↑ ↑ 速度量纲 ∵ ∴ ∴ x=0，注入(p0， 在对面界面上，(p=0 (B=0 x=0 (p(x)= (p0 ● x=Lp Lp称为平均扩散长度 个/s cm2 个/cm3 cm/s ●扩散流密度 非子浓度： 浓度梯度： $