器件建模学习3

1.什么叫本征半导体？有效质量提出的意义又是什么？空穴本来是由电子移动造成的，它不会移动，是为什么和电子区分开来？

答：本征半导体，其实应该称为平衡半导体，就是说在什么都没参杂，同一个温度下，器件内中价带中的空穴等于导带的电子。就好像一个器件中，一半是红墨汁，一半是水，它们体积相等，中间存在一个隔离的玻璃板（导带到价带中的禁带）。任何非导体物质，当外加的电压足够的大的时候，中间禁带消失，价带和导带融汇到一起，物质就变成了一个金属导体。

有效质量是在晶格中运动的相对质量，质量越重，移动速度越慢，惯性就越大。所以，有效质量是直接和漂移速度相关的。有效质量越小，漂移越快，有效质量越大，漂移越慢。自由移动的电荷中，导带中只有空穴可移动，电子不可移动，价带中只有电子可移动，空穴不可移动。空穴的有效质量就比电子的有效质量大，所以空穴的漂移速度小于电子。而漂移速度直接和迁移率直接相关，因为在一个环境下，电场E是一定的。（漂移速度=迁移率*电场强度）。迁移率，代表着载流子在半导体晶格中自由移动的难易程度。它和载流子互相碰撞的散射时间相关，两个粒子靠得越近，t就越小，越容易撞到一起去，比肩接踵，自然对于它的迁移率来说，举步维艰了。这个也是和概率相关的一个事物，单位面积或体积内密集出现的粒子，碰撞的概率就大，对于电子和空穴它的散射方式是不同的，所以迁移率并不相同。计算出现概率的有效质量，是态密度有效质量，态密度有效质量是温度的函数，因为温度升高，粒子运动越快。而计算载流子迁移率的有效质量是电导有效质量，因为它是由电场引起的电子和空穴的漂移，而且它是体迁移率。而不是由浓度梯度引起的。 

在低场的时候，迁移率是一个恒定的值，电场强度增加直接作用在漂移速度上面。但是到达一定量级，速度上不去了，出现了饱和速度vsat，这时候迁移率已经不是恒定值了，粒子运动速度过快，导致动量过大，开始出现碰撞离化。它由散杂迁移率和离化迁移率等组成。

同样，我们也不能认为器件空间中的电场是一个方向，对于一个代表任意物质的电阻来说，在有效方向的电场其实是x向的，而y向是有边界的，撞到了表面，粒子又会折射回来。所以，对于任意有效的电阻来说，体迁移率和表面迁移率是不同的。大概也可以理解，物质速度太快的时候，离心率大于牵引率，大概粒子就都被甩到表面去了，中间就接近真空了。

2.如何理解电阻率，薄层电阻的作用？

之前有说到漂移速度，是电场*迁移率。所以，我们得到了一群粒子的速度，那就只要知道这一群粒子共带有多少的电荷，就能知道单位体积内的电流密度了。漂移速度越快，电流密度越大了，电流也越大了。

这里说一下电流密度和电流的关系，电流密度是一个点的电流密度，电流是一个截面的电流密度总和，实际上电压就是导线整体的电流密度，当然这个说法没人提出来，不知道对错啦。一个点作为一个立方空间，在这个立方空间内存在N个自由电子，作为0维的电子漂移速度v，叠加上这个空间的总电荷，就是这个空间的电流密度。然后以这个作为最小单位，叠加上一个面，就是电流了，再以电流为单位，叠加上一个体积内的电阻，就是电压了。

电阻率是电子电导率的倒数，电导率（迁移率*空间内总电荷）*电场就是电流密度。电导率对于固定材料是一定的，所以电场越大电流密度越大。电导率是可以相加的，N的电导率和P的电导率是不同的，所以施主和受主杂质同时存在，那么电阻率就是电导率和的倒数。其实，也很容易理解，电荷毕竟要穿过两个地带嘛，每个地带阻碍速度的能力都不同，自然会影响每次被阻碍的时间了。穿过价带和导带的总路程（T*V平均）=穿过价带的时间（tp*vp）+穿过导带的时间（tn*vn）近似穿越的都是单位时间tau,所以总时间是2tau,V平均=vp+vn.