半导体物理第一章解读课件

半导体物理

半导体物理是凝聚态物理领域中的一个活跃分支,也是半导体科学技术发展的重要物理基础。半个多世纪以来，半导体物理自身不仅在晶态半导体、非晶态半导体、半导体表面、半导体超晶格、纳米半导体和有机半导体等领域中都获得了令世人瞩目的重大进展，而且它还是一系列新材料、新结构、新效应、新器件和新工艺产生的源泉。因此，此课程的学习对日后从事半导体领域研究及其他新兴交叉学科如纳米科学的研究尤为重要。

主讲教师：刘金平半导体物理半导体物理是凝聚态物理领域中的一个活跃分支授课主要内容（半导体物理基础知识）：掺杂半导体的导电性（载流子，电导率，电阻率，迁移率，方块电阻）能级（多子，少子，费米能级，非平衡载流子复合、扩散）PN结（I-V关系，空间电荷区，晶体管，PN结击穿、电容效应，金属-半导体接触）半导体表面（表面空间电荷区，MIS电容器，MOS场效应晶体管，电荷耦合器件）晶格和缺陷（空位，间隙原子，位错，层错，相变，相图）授课主要内容（半导体物理基础知识）：掺杂半导体的导电性（载流前沿应用领域选讲：太阳能电池（PN结型，染料敏化，有机光伏）半导体光催化（光吸收，电子空穴分离）光电化学分解水（原理，基本物理过程）半导体器件前沿应用领域选讲：太阳能电池（PN结型，染料敏化，有机光伏）教材：《半导体物理基础》，黄昆，韩汝琦；科学出版社参考书目：《半导体物理学》刘恩科、朱秉升、罗晋生等编著，电子工业出版社《半导体物理与器件——基本原理》(第3版)(美)DonaldA.Neamen著教材：《半导体物理基础》，黄昆，韩汝琦；科学出版社参考书目第一章：掺杂半导体的导电性1.1载流子半导体的导电与金属不同，存在两种载流子：电子和空穴。

空穴：可以自由移动的缺位。常温下，热运动对半导体导电性影响十分微弱（对于Si，Ne,Np<1.5×1010cm-3）。

掺杂是控制半导体中载流子浓度，从而控制半导体导电性的重要手段。第一章：掺杂半导体的导电性1.1载流子1.2掺杂（1）施主掺杂纯SiV主族元素掺杂（P,As,Sb,Bi）施主杂质：杂质原子提供自由电子而本身变成带正电的离子。N型半导体：依靠电子导电的半导体。1.2掺杂（1）施主掺杂纯SiV主族元素掺杂（P,As,S1.2掺杂（2）受主掺杂纯SiIII主族元素掺杂（B,Al,Ga,In）受主杂质：杂质原子提供空穴而本身变成带负电的离子。P型半导体：依靠空穴导电的半导体。1.2掺杂（2）受主掺杂纯SiIII主族元素掺杂（B,Al讨论：对于半导体Ge，上述讨论依然成立。由于Ge较大的原子系数，其对价电子束缚力较弱。存在大量的化合物半导体材料。比如III-V型化合物：GaAs,InSb,GaP,InP等。II-VI型半导体：ZnO,CdS.

GaAs是一类重要的半导体，已广泛用于制造发光二极管、激光器以及微波器件等。

讨论：对于半导体Ge，上述讨论依然成立。由于Ge较大的原子系III-V型半导体*共价键与离子键的结合。对价电子的束缚力更大。阳离子掺杂：锌Zn,镉Cd阴离子掺杂：碲Te,硒Se

Si,Ge等IV族的元素既可受主、亦可施主掺杂。III-V型半导体*共价键与离子键的结合。对价电子的束缚力更1.3微分欧姆定律、电导率、电阻率微分欧姆定律：描述半导体内各点电流强弱的不均匀性。

为通过单位横截面积的电流强度，称为电流密度。

称为半导体的

电导率。E为电场强度。

探针测试半导体电阻这种情况下，电流成一个以探针尖为中心、沿半径四周散开的电流分布。1.3微分欧姆定律、电导率、电阻率微分欧姆定律：描述半导体在半导体内部某点A，如果电流密度是jA，则在A点通过横截面积元dS的电流强度就是jAdS.假设总电流为I，则很容易得到在图中所画的半径为r的半球面上，各点的电流密度为：

半导体物理第一章解读课件下面就均匀导电体模型推算微分欧姆定律。又有电阻率：欧姆定律：下面就均匀导电体模型推算微分欧姆定律。又有电阻率：欧姆定律：对于非均匀导体，我们可以取一个小体积元，当小体积元足够小时，可以看出是均匀的，上述推导依然有效。参量单位

电流密度j:安培/厘米2（A/cm2）

电场强度E:伏特/cm(V/cm)

电导率:欧姆-1•厘米-1（•cm-1）

电阻率:欧姆•厘米（•cm）对于非均匀导体，我们可以取一个小体积元，当小体积元足够小时，电导率与掺杂浓度的关系电子热运动速率估算：

k为波尔子曼常数。m0是电子质量*。因此可计算得：

v0≈1.2×107cm/s热运动是无规则的，效果相互抵消，并不形成电流。当有电场存在时，电子才会沿着电场力方向产生一定速度。载流子在做无规则运动的同时，由于电场作用而产生的、沿着电场力方向的运动叫做漂移运动。有效质量：电子在加速运动中表现出的质量（不同于自由电子质量）。电导率与掺杂浓度的关系电子热运动速率估算：如上图，在dt时间内通过半导体A处的dS截面的电荷量可表述为：由于电流密度故，设电子在电场作用下的平均漂移速度为：电子浓度为n如上图，在dt时间内通过半导体A处的dS截面的电荷量可表述为又有：因n和q都与E无关，因此可以看出载流子的漂移速度和电场强度是成正比的。定义电子迁移率：迁移率：单位电场作用下的漂移速度。因此：

n型半导体：

p型半导体：掺杂半导体中，电子或空穴的浓度基本上分别等于施主和受主杂质浓度。又有：因n和q都与E无关，因此可以看出载流子的漂移速度和掺杂延伸：在不同的半导体中，电子和空穴的迁移率是不相同的；同一个半导体中，电子、空穴的迁移率也是随着温度和掺杂浓度而变化的。已知电导率和掺杂的关系，

A：通过电阻率（电导率）和掺杂浓度，可以计算电子迁移率。

B：通过电阻率和电子迁移率，可计算掺杂浓度。见教材例题。延伸：在不同的半导体中，电子和空穴的迁移率是不相同的；同一个1.4迁移率迁移率的意义：

迁移率是反应半导体中载流子导电能力的重要参数。同样的掺杂浓度，迁移率越大，材料的电导率就越高。迁移率直接决定着载流子运动（漂移、扩散）的快慢，对半导体器件工作的速度有重要影响。1.4迁移率迁移率的意义：影响迁移率的主要因素（1）掺杂浓度同一材料，掺杂不同，载流子的迁移率就不一样。掺杂浓度增加对于N型和P型硅材料，常温下，掺杂浓度较低范围内，电子和空穴有比较确定的迁移率。掺杂浓度高于一定程度，迁移率随着掺杂浓度变大和降低。影响迁移率的主要因素（1）掺杂浓度掺杂浓度增加对于N型和P型（2）温度对于N型和P型硅材料，较高掺杂浓度下，载流子迁移率随温度变化平缓、不显著。对低的掺浓度，迁移率随着温度升高大幅度下降。掺杂浓度增加掺杂浓度增加（2）温度对于N型和P型硅材料，较高掺杂浓度下，载流子迁移率载流子迁移的微观图像（散射）电场作用下载流子的漂移需要注意的是，恒定的电场作用下，载流子保持的是一个确定的平均漂移速度，并未不断加速。这意味着载流子是受到阻力作用的。

载流子在其热运动中，不断与晶格、杂质及缺陷发生碰撞而无规则改变其运动方向的现象，称为散射。

载流子每经一次散射，就重新开始沿电场力方向加速，直到再一次发生散射，这段时间内加速运动的平均速度可视为平均漂移速度。载流子迁移的微观图像（散射）电场作用下载流子的漂移载流子每经设载流子（电子或空穴）质量为m*,电场力Eq，则加速度为：则两次碰撞间的时间t内载流子的平均速度：定义平均自由运动时间可得到又因得到迁移率*电子和空穴的有效质量不一样，因此它们迁移率表现出明显差异。设载流子（电子或空穴）质量为m*,电场力Eq，则加速度为：*讨论：载流子平均自由运动时间越长，迁移率越高。而平均自由运动时间的长短则是由载流子散射的强弱来决定的。掺杂浓度和温度对于迁移率的影响，实际上是由于它们直接影响着载流子散射的强弱。那么，在半导体中，是哪些因素引起载流子的散射呢？？讨论：载流子平均自由运动时间越长，迁移率越高。而平均自由运动载流子散射的类型晶格散射

由晶格振动引起的载流子散射叫做晶格散射。

当温度升高时，晶格振动加强，对载流子的晶格散射就会增强。对于低掺杂浓度的半导体，迁移率随温度的升高而大幅度下降，原因在于此。载流子散射的类型晶格散射载流子散射的类型电离杂质散射

半导体中电离杂质形成的正、负电中心对载流子的吸引或者排除作用叫做电离杂质散射。

一般来讲，电子杂质散射随着掺杂浓度的增加而增强。电离杂质越多，载流子被散射的机会就越大。载流子散射的类型电离杂质散射一般来讲，电子杂质散射随着掺杂浓载流子散射的类型杂质原子散射缺陷散射

载流子散射的类型杂质原子散射对于电离杂质散射来说，温度越低，载流子运动越慢，散射作用越强，这个晶格散射的情况是相反的。故，掺杂浓度较高时，由于电离杂质散射随温度变化的趋势与晶格散射相反，因此迁移率随温度变化较小；在较低的温度下，迁移率随温度上升而升高，而在较高的温度下是随着温度的上升而下降的，这实际上是表明，在高掺杂浓度下，较低温度时电离杂质散射占优势，只有在较高温度，晶格散射才占优势。对于电离杂质散射来说，温度越低，载流子运动越慢，散强电场效应在很强的电场下，即使掺杂浓度和温度一定，载流子迁移率不再是一个常数，平均漂移速度随着外场增加而加快的速度变得缓慢，最后趋向于一个恒定值，即饱和漂移速度（极限漂移速度）。

低电场情况下，载流子平均漂移速度比平均越运动速度小很多，平均自由运动时间取决于载流子的平均热运动速度而与电场无关，迁移率为常数。强电场下，载流子运动加快，平均自由运动时间减小，迁移率下降，从而平均漂移速度不再与电场成正比，而是变化缓慢。足够强电场时，晶格散射会变得特别强，最终平均漂移速度趋于饱和值。

强电场效应在很强的电场下，即使掺杂浓度和温度一定，载流子迁移率不再是一个常数，平均漂移速度随着外场增加而加快的速度变得缓慢，最后趋向于一个恒定值，即饱和漂移速度（极限漂移速度）。

低电场情况下，载流子平均漂移速度比平均越运动速度小很多，平均自由运动时间取决于载流子的平均热运动速度而与电场无关，迁移率为常数。

强电场下，载流子运动加快，平均自由运动时间减小，迁移率下降，从而平均漂移速度不再与电场成正比，而是变化缓慢。足够强电场时，晶格散射会变得特别强，最终平均漂移速度趋于饱和值。

强电场效应在很强的电场下，即使掺杂浓度和温度一定，载流子迁移1.5四探针法电阻率是半导体单晶材料的主要技术指标。四探针法是目前检测硅单晶电阻率的主要方法。减除接触电阻的问题1、4探针间电流I；2、3探针间的电势差Vc是与样品几何参数和探针间距有关的系数。1.5四探针法电阻率是半导体单晶材料的主要技术指标。四探针半球上电流密度是均匀分布的：则半球上电场强度：点电荷场强公式：对比，可等效看成在A的一个点电荷产生的场强分布。因此电势分布可写成：半球上电流密度是均匀分布的：则半球上电场强度：点电荷场强公式探针2处的电势：探针3处的电势：探针2和3之间的电势差：取S1=S2=S3=S，则：实际测试中要注意：探针及尖，间距足够小（1mm）;避免电流过大。探针2处的电势：探针3处的电势：探针2和3之间的电势差：取S1.6方块电阻描述扩散薄层的导电性能的重要参数。扩散后的杂质浓度分布（p型）离开表面深度如图，受主杂质浓度与施主杂质浓度相等的地方xj是P型和N型的交界面，此处形成PN结。xj称为结深。表面厚度为xj的这一层叫做扩散薄层，通常厚度为几个微米。1.6方块电阻描述扩散薄层的导电性能的重要参数。扩散后的杂对于电阻率恒定的薄层导体，如果其宽为W、厚为d，则其电阻为：

比例系数称为方块电阻对于电阻率不恒定的薄层导体，对于电阻率恒定的薄层导体，如果其宽为W、厚为d，则其电阻为：如果忽略迁移率随着杂质浓度的变化，则显而易见，方块电阻与杂质总量成反比。因此，在扩散工艺中，常用标志扩散杂质的总量。看书自学：方块电阻的测量与结深测量相结合，可以估算表面杂质浓度。根据方块电阻表示扩散薄层中杂质总量这一物理概念，通过测量方块电阻可以求出扩散薄层中的杂质分布。如果忽略迁移率随着杂质浓度的变化，则显而易见，方块电阻与杂质四探针法测试扩散薄层电阻率（方块电阻）由于PN结的阻挡作用，探针1和4之间的电流只在扩散层内通过；因此，四探针法直接测试的是扩散层的导电性能。扩散层厚度一般仅几个微米，相对于探针间距是很小的，因此，扩散层可看成为一个无限薄层。四探针法测试扩散薄层电阻率（方块电阻）由于PN结的阻挡作用，如图电流I通过探针流入薄层，在半径r处实际上是通过一个高为xj的圆柱面流开的。圆柱面的总面积为：则可得到半径r处电场为：相应的电势函数为：如图电流I通过探针流入薄层，在半径r处实际上是通过一个高为x四探针情况下，设探针间距离

相等，均为S。则：同理，则，扩散薄层的几何尺寸不满足无穷大平面的条件下，测量结果要进行修正。（见教材修正因子c的列表）四探针情况下，设探针间距离

相等，均为S。则：同理，则，扩散半导体物理

半导体物理是凝聚态物理领域中的一个活跃分支,也是半导体科学技术发展的重要物理基础。半个多世纪以来，半导体物理自身不仅在晶态半导体、非晶态半导体、半导体表面、半导体超晶格、纳米半导体和有机半导体等领域中都获得了令世人瞩目的重大进展，而且它还是一系列新材料、新结构、新效应、新器件和新工艺产生的源泉。因此，此课程的学习对日后从事半导体领域研究及其他新兴交叉学科如纳米科学的研究尤为重要。

主讲教师：刘金平半导体物理半导体物理是凝聚态物理领域中的一个活跃分支授课主要内容（半导体物理基础知识）：掺杂半导体的导电性（载流子，电导率，电阻率，迁移率，方块电阻）能级（多子，少子，费米能级，非平衡载流子复合、扩散）PN结（I-V关系，空间电荷区，晶体管，PN结击穿、电容效应，金属-半导体接触）半导体表面（表面空间电荷区，MIS电容器，MOS场效应晶体管，电荷耦合器件）晶格和缺陷（空位，间隙原子，位错，层错，相变，相图）授课主要内容（半导体物理基础知识）：掺杂半导体的导电性（载流前沿应用领域选讲：太阳能电池（PN结型，染料敏化，有机光伏）半导体光催化（光吸收，电子空穴分离）光电化学分解水（原理，基本物理过程）半导体器件前沿应用领域选讲：太阳能电池（PN结型，染料敏化，有机光伏）教材：《半导体物理基础》，黄昆，韩汝琦；科学出版社参考书目：《半导体物理学》刘恩科、朱秉升、罗晋生等编著，电子工业出版社《半导体物理与器件——基本原理》(第3版)(美)DonaldA.Neamen著教材：《半导体物理基础》，黄昆，韩汝琦；科学出版社参考书目第一章：掺杂半导体的导电性1.1载流子半导体的导电与金属不同，存在两种载流子：电子和空穴。

空穴：可以自由移动的缺位。常温下，热运动对半导体导电性影响十分微弱（对于Si，Ne,Np<1.5×1010cm-3）。

掺杂是控制半导体中载流子浓度，从而控制半导体导电性的重要手段。第一章：掺杂半导体的导电性1.1载流子1.2掺杂（1）施主掺杂纯SiV主族元素掺杂（P,As,Sb,Bi）施主杂质：杂质原子提供自由电子而本身变成带正电的离子。N型半导体：依靠电子导电的半导体。1.2掺杂（1）施主掺杂纯SiV主族元素掺杂（P,As,S1.2掺杂（2）受主掺杂纯SiIII主族元素掺杂（B,Al,Ga,In）受主杂质：杂质原子提供空穴而本身变成带负电的离子。P型半导体：依靠空穴导电的半导体。1.2掺杂（2）受主掺杂纯SiIII主族元素掺杂（B,Al讨论：对于半导体Ge，上述讨论依然成立。由于Ge较大的原子系数，其对价电子束缚力较弱。存在大量的化合物半导体材料。比如III-V型化合物：GaAs,InSb,GaP,InP等。II-VI型半导体：ZnO,CdS.

GaAs是一类重要的半导体，已广泛用于制造发光二极管、激光器以及微波器件等。

讨论：对于半导体Ge，上述讨论依然成立。由于Ge较大的原子系III-V型半导体*共价键与离子键的结合。对价电子的束缚力更大。阳离子掺杂：锌Zn,镉Cd阴离子掺杂：碲Te,硒Se

Si,Ge等IV族的元素既可受主、亦可施主掺杂。III-V型半导体*共价键与离子键的结合。对价电子的束缚力更1.3微分欧姆定律、电导率、电阻率微分欧姆定律：描述半导体内各点电流强弱的不均匀性。

为通过单位横截面积的电流强度，称为电流密度。

称为半导体的

电导率。E为电场强度。

探针测试半导体电阻这种情况下，电流成一个以探针尖为中心、沿半径四周散开的电流分布。1.3微分欧姆定律、电导率、电阻率微分欧姆定律：描述半导体在半导体内部某点A，如果电流密度是jA，则在A点通过横截面积元dS的电流强度就是jAdS.假设总电流为I，则很容易得到在图中所画的半径为r的半球面上，各点的电流密度为：

半导体物理第一章解读课件下面就均匀导电体模型推算微分欧姆定律。又有电阻率：欧姆定律：下面就均匀导电体模型推算微分欧姆定律。又有电阻率：欧姆定律：对于非均匀导体，我们可以取一个小体积元，当小体积元足够小时，可以看出是均匀的，上述推导依然有效。参量单位

电流密度j:安培/厘米2（A/cm2）

电场强度E:伏特/cm(V/cm)

电导率:欧姆-1•厘米-1（•cm-1）

电阻率:欧姆•厘米（•cm）对于非均匀导体，我们可以取一个小体积元，当小体积元足够小时，电导率与掺杂浓度的关系电子热运动速率估算：

k为波尔子曼常数。m0是电子质量*。因此可计算得：

v0≈1.2×107cm/s热运动是无规则的，效果相互抵消，并不形成电流。当有电场存在时，电子才会沿着电场力方向产生一定速度。载流子在做无规则运动的同时，由于电场作用而产生的、沿着电场力方向的运动叫做漂移运动。有效质量：电子在加速运动中表现出的质量（不同于自由电子质量）。电导率与掺杂浓度的关系电子热运动速率估算：如上图，在dt时间内通过半导体A处的dS截面的电荷量可表述为：由于电流密度故，设电子在电场作用下的平均漂移速度为：电子浓度为n如上图，在dt时间内通过半导体A处的dS截面的电荷量可表述为又有：因n和q都与E无关，因此可以看出载流子的漂移速度和电场强度是成正比的。定义电子迁移率：迁移率：单位电场作用下的漂移速度。因此：

n型半导体：

p型半导体：掺杂半导体中，电子或空穴的浓度基本上分别等于施主和受主杂质浓度。又有：因n和q都与E无关，因此可以看出载流子的漂移速度和掺杂延伸：在不同的半导体中，电子和空穴的迁移率是不相同的；同一个半导体中，电子、空穴的迁移率也是随着温度和掺杂浓度而变化的。已知电导率和掺杂的关系，

A：通过电阻率（电导率）和掺杂浓度，可以计算电子迁移率。

B：通过电阻率和电子迁移率，可计算掺杂浓度。见教材例题。延伸：在不同的半导体中，电子和空穴的迁移率是不相同的；同一个1.4迁移率迁移率的意义：

迁移率是反应半导体中载流子导电能力的重要参数。同样的掺杂浓度，迁移率越大，材料的电导率就越高。迁移率直接决定着载流子运动（漂移、扩散）的快慢，对半导体器件工作的速度有重要影响。1.4迁移率迁移率的意义：影响迁移率的主要因素（1）掺杂浓度同一材料，掺杂不同，载流子的迁移率就不一样。掺杂浓度增加对于N型和P型硅材料，常温下，掺杂浓度较低范围内，电子和空穴有比较确定的迁移率。掺杂浓度高于一定程度，迁移率随着掺杂浓度变大和降低。影响迁移率的主要因素（1）掺杂浓度掺杂浓度增加对于N型和P型（2）温度对于N型和P型硅材料，较高掺杂浓度下，载流子迁移率随温度变化平缓、不显著。对低的掺浓度，迁移率随着温度升高大幅度下降。掺杂浓度增加掺杂浓度增加（2）温度对于N型和P型硅材料，较高掺杂浓度下，载流子迁移率载流子迁移的微观图像（散射）电场作用下载流子的漂移需要注意的是，恒定的电场作用下，载流子保持的是一个确定的平均漂移速度，并未不断加速。这意味着载流子是受到阻力作用的。

载流子在其热运动中，不断与晶格、杂质及缺陷发生碰撞而无规则改变其运动方向的现象，称为散射。

载流子每经一次散射，就重新开始沿电场力方向加速，直到再一次发生散射，这段时间内加速运动的平均速度可视为平均漂移速度。载流子迁移的微观图像（散射）电场作用下载流子的漂移载流子每经设载流子（电子或空穴）质量为m*,电场力Eq，则加速度为：则两次碰撞间的时间t内载流子的平均速度：定义平均自由运动时间可得到又因得到迁移率*电子和空穴的有效质量不一样，因此它们迁移率表现出明显差异。设载流子（电子或空穴）质量为m*,电场力Eq，则加速度为：*讨论：载流子平均自由运动时间越长，迁移率越高。而平均自由运动时间的长短则是由载流子散射的强弱来决定的。掺杂浓度和温度对于迁移率的影响，实际上是由于它们直接影响着载流子散射的强弱。那么，在半导体中，是哪些因素引起载流子的散射呢？？讨论：载流子平均自由运动时间越长，迁移率越高。而平均自由运动载流子散射的类型晶格散射

由晶格振动引起的载流子散射叫做晶格散射。

当温度升高时，晶格振动加强，对载流子的晶格散射就会增强。对于低掺杂浓度的半导体，迁移率随温度的升高而大幅度下降，原因在于此。载流子散射的类型晶格散射载流子散射的类型电离杂质散射

半导体中电离杂质形成的正、负电中心对载流子的吸引或者排除作用叫做电离杂质散射。

一般来讲，电子杂质散射随着掺杂浓度的增加而增强。电离杂质越多，载流子被散射的机会就越大。载流子散射的类型电离杂质散射一般来讲，电子杂质散射随着掺杂浓载流子散射的类型杂质原子散射缺陷散射

载流子散射的类型杂质原子散射对于电离杂质散射来说，温度越低，载流子运动越慢，散射作用越强，这个晶格散射的情况是相反的。故，掺杂浓度较高时，由于电离杂质散射随温度变化的趋势与晶格散射相反，因此迁移率随温度变化较小；在较低的温度下，迁移率随温度上升而升高，而在较高的温度下是随着温度的上升而下降的，这实际上是表明，在高掺杂浓度下，较低温度时电离杂质散射占优势，只有在较高温度，晶格散射才占优势。对于电离杂质散射来说，温度越低，载流子运动越慢，散强电场效应在很强的电场下，即使掺杂浓度和温度一定，载流子迁移率不再是一个常数，平均漂移速度随着外场增加而加快的速度变得缓慢，最后趋向于一个恒定值，即饱和漂移速度（极限漂移速度）。

低电场情况下，载流子平均漂移速度比平均越运动速度小很多，平均自由运动时间取决于载流子的平均热运动速度而与电场无关，迁移率为常数。强电场下，载流子运动加快，平均自由运动时间减小，迁移率下降，从而平均漂移速度不再与电场成正比，而是变化缓慢。足够强电场时，晶格散射会变得特别强，最终平均漂移速度趋于饱和值。

强电场效应在很强的电场下，即使掺杂浓度和温度一定，载流子迁移率不再是一个常数，平均漂移速度随着外场增加而加快的速度变得缓慢，最后趋向于一个恒定值，即饱和漂移速度（极限漂移速度）。

低电场情况下，载流子平均漂移速度比平均越运动速度小很多，平均自由运动时间取决于载流子的平均热运动速度而与电场无关，迁移率为常数。

强电场下，载流子运动加快，平均自由运动时间减小，迁移率下降，从而平均漂移速度不再与电场成正比，而是变化缓慢。足够强电场时，晶格散射会变得特别强，最终平均漂移速度趋于饱和