Chương 3
Cc hiện tượng
vận chuyển hạt dẫn
ĐHBK Tp HCM-Khoa Đ-ĐT – BMĐT
GVPT: Hồ Trung Mỹ
Môn học: Vật lý bán dẫn (EE1013)
2
Gii thiệu
Trong chương này, chúng ta kho st cc hiện tượng vận
chuyn khc nhau trong cc dng c bn dẫn.
Cc qu trình vận chuyn bao gồm trôi, khuch tn, ti hợp,
sinh, pht x nhiệt ion, tunnel [đường hầm], và ion hóa va
chm. Chúng ta xét cc chuyn động của ht dẫn (electron và
lỗ) trong bn dẫn dưới nh hưởng của điện trường và gradient
nồng độ ht dẫn.
Chúng ta cũng bàn về cc khi niệm điều kiện không cân
bng mà ở đó tch s nồng độ ht dẫn np khc với gi trị cân
bng của nó là ni2.
Tip theo xét điều kiện trở li trng thi cân bng thông qua
cc qu trình sinh-ti hợp.
Sau đó chúng ta tìm được cc phương trình cơ bn cho việc
vận hành dng c bn dẫn, bao gồm cc phương trình mật độ
dng điện hiện ti và phương trình liên tc
3
Nội dung
3.1 Sự trôi ht dẫn
3.2 Sự khuch tn ht dẫn
3.3 Cc qu trình sinh và ti hợp
3.4 Phương trình liên tc
4
3.1.1 Độ linh động
Ta xét một mẫu bn dẫn loi N với nồng độ donor đều trong
điều kiện cân bng nhiệt.
Dưới trng thi cân bng nhiệt, nhiệt năng trung bình của một
điện tử ở di dẫn có th được lấy từ cc định lý cân bng
vng năng lượng, 1/2 kT năng lượng cho mỗi bậc tự do, với k
là hng s Boltzmann's và T là nhiệt độ tuyệt đi. Điện tử
trong bn dẫn có 3 bậc tự do (trong không gian). Do đó động
năng của điện tử được cho bởi
với mnlà khi lượng hiệu dng của điện tử và vth là vận tc
nhiệt trung bình.  nhiệt độ phng (300oK), vth ~ 107cm/s với
Si và GaAs.
5
Do nhiệt, điện tử chuyn động nhanh theo mi hướng.
Chuyn động nhiệt của mỗi điện tử có thđược xem như sự ni
tip của tn x ngẫu nhiên từ cc va chm với cc nguyên tử trong
mng, cc nguyên tử tp chất, và cc trung tâm tn x khc (xem
minh ha ở hình 1a). Chuyn động ngẫu nhiên của cc điện tử dẫn
đn sự dịch chuyn của điện tử là zero trong 1 khong thời gian đủ
dài.
Khong cch trung bình gia cc va chm đgl đưng đi t do
trung bnh (mean free path), và thời gian trung bình gia cc va
chm đgl thi gian t do trung bnh (average free time)
C.
Gitrị tiêu biu cho đưng đi t do trung bnh là 10-5cm và
C ~ 1ps=10-12s.
3.1.1 Độ linh động (2)