半导体物理中的 顺流扩散 和 逆流扩散 是什么意思?

半导体物理中的 顺流扩散 和 逆流扩散 是什么意思?,第1张

原子、分子、载流子等的扩散,本来就是从高浓度处往低浓度处进行的,没有正向、逆向之分。

但是如果存在外加电场时,载流子将要沿着电场方向漂移,这时扩散就可区分为顺流和逆流。

在工艺中,对于存在气流的情况,原子或者分子的扩散也可区分为顺流和逆流。

我本人不是学半导体物理的,学的是力学,但是对半导体略有了解。LZ注意看,博文中有讲到,靠少数载流子运动工作的器件叫BJT,而靠多数载流子工作的叫做FET。而不论多数载流子还是少数载流子,其运动的原理都是由浓度分布不匀产生的浓度梯度。关于梯度和场论的概念,LZ可以去翻阅同济大学的高等数学教材,或者,如果想要看到更接近力学的解释,可以去看看黄克智老师的张量分析。以下我拿电势和电场为例来类比一下BJT中少数载流子的情况。我们知道,如果在空间中存在一个电场源,那么它会形成一个电势场,这是一个标量场,每个点有一个确定的数,代表“每单位电荷能做功的量”,就好像BJT中少数子的浓度。而由电势场,可以通过梯度算符诱导出一个矢量场(梯度grad=偏/偏xi*ei,ei为基矢),在电场中,这个矢量场就是电力场,每一个点有一个确定的矢量,表示每单位电荷所受的力的大小方向。同理,在BJT中,浓度梯度也是一个矢量,决定了每一点少数子的运动强度,方向。注意到梯度其实是做偏导再乘以基矢量,而偏导的大小取决于原函数的变化率而不是函数值,所以即使少数子浓度低,只要少数子浓度变化剧烈,就可以产生很激烈的扩散现象。

以上。

同理,不管多数子浓度再怎么高,如果多数子的浓度梯度很小,那么它们的扩散运动就可以忽略不计。


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