​半导体器件-渡越时间的定义和材料分析

信息来源: 时间:2022-5-23

半导体器件-渡越时间的定义和材料分析

渡越时间

“渡越时间”这一概念将用于后续章节中对MOS晶体管的讨论,这个概念是通用的,并且与产生电流导通的一些机制无关。因此在讨论这些机制以前,首先引入这个概念。

渡越时间

请看图1.3中两个阴影区域之间的一段材料。假设其中完全由于自由电子的流动已经建立起沿一个方向的稳定电流,还假设没有电子与空穴的复合过程。电子源源不断地从左边供给,并以同一固定的速率从右边流出。于是,在任意给定的瞬时,正好在这段材料里面的总的电子电荷量为一固定值,令丨Q丨表示这个值。我们将作这样一个简化的假设,认为每个电子越过这段长度所化的时间是相同的。这一时间称为渡越时间。并以τ表示之。

①预先选定这个方向,为以后的分析用。

让我们观察在给定瞬时出现在这段材料内部的电子,并跟踪它们的运动。经过一个渡越时间τ以后,甚至起初位于最左边的那些电子也会流出右端。因此,在开始观察的瞬间处在这段材料内部的所有电子将全部流出右端,它们又被来自左边的新的电子所替代。于是,在τ时间了内,从右端流出数值为丨Q的负电荷,这一负电荷对应于图示方向的电流I,其值为

渡越时间

注意,在推导式(1.3.1)的论证过程中,我们对造成电流导通的详细机理并未作任何假设。诸如材料内部电荷的分布情况,有电场或无电场,或者沿着电流路径电子速度的恒定性等等。因此式(1.3.1)是通用的。

在上述讨论中,我们作了简便的假设,即所有电子用了相同的时间τ越过材料的一段长度。然而,习惯上这个假设可以放宽一些,而用

渡越时间

作为渡越时间的定义,其中和丨Q的定义如前所述。在由空穴产生电流导通的情况下显然可以给出类似的定文。在后面两小节中将讨论电流导通的两种机制,我们对每一种机制都将导出了的表达式。


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