在電場下，力作用於自由電子，使電子朝電場的反向加速運動。根據牛頓第二定律，自由電子應當一直被加速，電流隨時間持續增大。但我們知道電流到達一個定值後就不會增大，說明存在一個“摩擦力”反抗著電子的加速。摩擦力來自晶格缺陷對電子的散射，包括雜質原子、空隙、間隙原子、位錯甚至原子自身的熱振動。每個散射事件都使電子失去動能並改變運動方向。
在一定時間內，電子走過的路徑不是其速率與時間的乘積，而是多次散射後走過的淨長度。電壓越高，散射越頻繁；時間越長，散射事件越多；截面積越大，散射頻率越低，故電子運動的淨路徑與電壓和時間成反比。由此可定義出未散射事件頻率的物理量，稱作電子附著係數或電子附著率。
基本介紹
- 中文名：電子附著係數
- 外文名：Electron attachment coefficient
- 影響因素：晶格散射和雜質散射
- 學科：物理
含義,影響因素,
含義
能帶理論指出，在具有嚴格周期性勢場的理想晶體中的載流子，在絕對零度下的運動像理想氣體分子在真空中的運動一樣，不受阻力，遷移率為無限大。當周期性勢場受到破壞，載流子的運動才受到阻力的作用，其原因是載流子在運動過程中受到了各種因素的散射。
在有外加電場時，載流子在電場力的作用下作加速運動，漂移速度應該不斷增加，電流密度將無限增大。但從歐姆定律可知，在恆定電場作用下，電流密度應該是恆定的。其原因是，在一定溫度下，材料內部的大量載流子，即使沒有電場作用，它們也不是靜止不動，而是永不停息地作著無規則的、雜亂無章的運動，即熱運動。同時晶格上的原子也在不停地圍繞格點作熱振動。對於半導體，其中還摻入一定的雜質，它們一般是電離了的，也帶有電荷。載流子在材料中運動時，便會不斷地與熱振動著的晶格原子或電離了的雜質離子發生作用，或者說發生碰撞，碰撞後載流子速度的大小與方向發生改變。用波的概念，可以認為電子波在材料中傳播時遭到了散射。載流子無規則的熱運動也正是由於它們不斷地遭到散射的結果。所謂自由載流子，實質上只在兩次散射之間才真正是自由運動，其連續兩次散射間自由運動的平均路程稱為平均自由程，而平均時間稱為平均自由時間。下圖為載流子熱運動示意圖，在無外電場時，電子雖然永不停息地作熱運動，但巨觀上沒有沿著一定方向流動，所以並不構成電流。
影響因素
電子和空穴的有效質量的大小是由半導體材料的性質所決定的。所以不同的半導體材料，電子和空穴的有效質量也不同。平均自由運動時間的長短是由載流子的散射的強弱來決定的。散射越弱，T越長，遷移率也就越高。摻雜濃度和溫度對遷移率的影響，本質上是對載流子散射強弱的影響。散射主要有以下三方面的原因：
1.晶格散射
半導體晶體中規則排列的晶格，在其晶格點陣附近產生熱振動，稱為晶格振動。由於這種晶格振動引起的散射叫做晶格散射。溫度越高，品格振動越強，對載流子的品格散射也將增強。在低摻雜半導體中，遷移率隨溫度升高而大幅度下降的原因就在於此。
2.電離雜質散射
雜質原子和晶格缺陷都可以對載流子產生一定的散射作用。但最重要的是由電離雜質產生的正負電中心對載流子有吸引或排斥作用，當載流子經過帶電中心附近，就會發生散射作用。
3.電離雜質散射
電離雜質散射的影響與摻雜濃度有關。摻雜越多，教流子和電離雜質相遇而被散射的機會也就越多。電離雜質散射的強弱也和溫度有關。溫度越高，載流子運動速度越大，因而對於同樣的吸引和排斥作用所受影響相對就越小，散射作用越弱。這和晶格散射情況是相反的，所以在高摻雜時，由於電離雜質散射隨溫度變化的趨勢與晶格散射相反，因此遷移率隨溫度變化較小。
