资源简介 (共12张PPT)费米能级和载流子的统计分布2023/3/102费米能级和载流子的统计分布定义:导带有效状态密度热平衡下,导带电子浓度不是一个常数,而是温度的函数2023/3/103费米能级和载流子的统计分布价带空穴浓度价带有效状态密度2023/3/104费米能级和载流子的统计分布载流子浓度的乘积只与mn*、mp*、Eg和T有关,与EF和掺杂浓度无关。材料参数无论本征半导体,还是杂质半导体,只要是热平衡下的非简并半导体,都适用。2023/3/105费米能级和载流子的统计分布两个结论:1.当材料一定时,n0、p0随EF和T而变化;2.当温度T一定时,n0×p0仅仅与材料相关。2023/3/1061. 本征载流子浓度ni没有杂质、没有缺陷的半导体,其费米能级和载流子浓度只由材料的本征性质决定,故称为本征半导体。本征半导体的电中性条件将Nc、Nv代入2023/3/107ni与禁带宽度Egni与温度T测量值2023/3/108注意:对于某种特定半导体,T确定,ni也确定。室温下:斜率极限工作温度Si:520KGe:320KGaAs:720K“高温”半导体2023/3/109本征载流子浓度的意义可作为判断半导体材料的热平衡条件。当半导体处于热平衡时,载流子浓度的乘积n0×p0保持恒定,如果电子的浓度增加,则空穴的浓度要减少;反之亦然。——针对非简并半导体而言因此,若已知ni和一种载流子浓度,则可根据上式求出另一种载流子浓度。2023/3/1010本征半导体费米能级的位置由电中性条件本征半导体的费米能级Ei基本位于禁带中线处2023/3/1011本征费米能级位于禁带中线处,满足n0=p0的关系。但是由于导带有效状态密度Nc和价带有效状态密度Nv中分别含有电子状态密度有效质量mdn和价带空穴状态密度有效质量 mdp。由于两者数值上的差异,使本征半导体的费米能级偏离禁带中央。如果费米能级偏离禁带中线很小,可以认为费米能级基本上位于禁带中央。2023/3/1012杂质能级上的电子和空穴杂质能级的分布函数:电子或空穴占据杂质能级的几率能带中的能级——可以容纳2个电子杂质能级——只可以容纳1个电子↑↓↑↓全空↑↓全空 展开更多...... 收起↑ 资源预览