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词条 载流子漂移速度
释义

载流子漂移速度(Drift velocity):

载流子的漂移运动是指沿着外加电场的方向、叠加在热运动之上的一种附加运动,该附加运动的速度分量平均值就是漂移速度。一般,载流子的漂移速度总是小于其热运动速度,最大也只能接近于热运动速度(10e7cm/s)。因为在电场E的作用下,动量弛豫时间为τ的载流子的加速度为a = q E / m*,行走距离为S = aτ2 / 2 = q Eτ2 / 2 m*,则平均漂移速度等于vd = S /τ = q Eτ/ 2 m*。

表征漂移运动的重要参量是迁移率μ,定义为μ= vd / |E| ,从而有μ= qτ/ m* [cm/V-s] 。只有在低电场、欧姆定律成立的情况下,漂移速度正比于电场强度,迁移率才为常数(这时电子在主能谷中漂移)。

实际上,在强电场时,电子将成为具有高能量的热电子——动能高于平均热运动能量kT的电子,致使载流子的漂移速度与电场的关系比较复杂。对n型GaAs等双能谷半导体,热电子将由有效质量较小的主能谷往有效质量较大的次能谷跃迁,则出现负电阻;在更强电场时,次能谷中高能量热电子还将与光学波声子散射而损失能量,致使漂移速度饱和(漂移速度vd 趋于热运动速度)。对于n-Si,因为导带不存在双能谷,所以热电子仅在主能谷中通过与光学波声子散射而损失能量,使漂移速度达到饱和(vs),则不出现负电阻。

对各种半导体中的空穴,因为价带都不存在次能谷,故空穴漂移速度与电场的关系曲线都不会出现负电阻段。

由此可以想见,如果要利用半导体的负电阻来工作的话(例如Gunn二极管),那么就应该选用n型GaAs等具有双能谷的半导体材料。

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更新时间:2024/11/16 10:36:01