资源简介

(共13张PPT)
杂质半导体的载流子浓度
2023/3/10
2
杂质半导体的载流子浓度
可以证明
见补充材料：电子占据杂质能级的几率
(1)电子占据施主能级的几率
讨论：1° 当ED>>EF时，fD(E)→0
2° 当ED<3° 当ED=EF时， fD(E)=2/3
(2)空穴占据受主能级的几率
E-EF
ED-EF
2023/3/10
3
杂质半导体的载流子浓度
电子占据杂质能级的几率*
杂质能级最多只能容纳某个自旋相反的电子
gD和gA分别是施主和受主的基态简并度
2023/3/10
4
杂质半导体的载流子浓度
请分别说明施主和受主杂质能级位于费米能级之上、之下和等于费米能级时的杂质电离情况
施主：杂质能级位于费米能级之上 全电离
杂质能级位于费米能级之下 几乎不电离
杂质能级等于费米能级 1/3电离
受主：杂质能级位于费米能级之上 几乎不电离
杂质能级位于费米能级之下 全电离
杂质能级等于费米能级 1/3电离
2023/3/10
5
杂质半导体的载流子浓度
几个概念
施主能级上的电子浓度nD
电离的施主浓度nD+
（未电离的施主浓度）
受主能级上的空穴浓度pA
电离的受主浓度pA-
（未电离的受主浓度）
2023/3/10
6
杂质半导体的载流子浓度
单一杂质半导体中的载流子浓度
以n型半导体为例
电中性条件和EF
假设只含一种杂质，杂质浓度为ND，施主能级为ED。在热平衡条件下，半导体是电中性的：
导带电子浓度
价带空穴浓度
电离施主浓度
总的负电荷浓度
总的正电荷浓度
只要T确定，EF就能确定，n0、p0随即确定
2023/3/10
7
杂质半导体的载流子浓度
分不同温区进行讨论
(1)低温弱电离区
≈0
2023/3/10
8
杂质半导体的载流子浓度
(2)中等电离区
=χ2
2023/3/10
9
杂质半导体的载流子浓度
讨论：
→0时，低温弱电离区
>>1时，强电离区
(3)强电离区
电中性方程
χ
χ
2023/3/10
10
杂质半导体的载流子浓度
注意a
低温弱电离区
强电离区
EF在ED上
EF在ED下
当EF=ED，
1/3的杂质电离
2023/3/10
11
杂质半导体的载流子浓度
注意b
弱电离与强电离的区分
决定因素
杂质电离能
杂质浓度
温度
一般认为：
室温下杂质全部电离
2023/3/10
12
杂质半导体的载流子浓度
(4)过渡区（强电离区→本征激发区）
此时需要考虑本征激发
电中性条件
EF！
2023/3/10
13
杂质半导体的载流子浓度
n0、p0的另一种表达
双曲正弦函数

展开更多......

收起↑