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(共13张PPT)
一般情况下的载流子统计分布
2023/3/10
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一般情况下的载流子统计分布
自学：p70-74
10-15min
主要内容：电中性方程的一般形式
用解析法求解载流子浓度及费米能级
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一般情况下的载流子统计分布
1. 两种杂质情况
以ND>NA为例
电中性条件
分温区进行讨论
仅EF和T未知
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一般情况下的载流子统计分布
(1)低温弱电离区
∵ND>NA
受主杂质全电离
n型半导体
同时，极低温度下，施主杂质不能完全电离，所以EF位于ED上下。
分情况讨论
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一般情况下的载流子统计分布
(1)低温弱电离区
a. 极低温度下
此时
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一般情况下的载流子统计分布
(1)低温弱电离区
b. 温度升高
此时
(类似于单一杂质情况)
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一般情况下的载流子统计分布
综上所述，对于ND>>NA的情形，载流子浓度(取对数坐标)对1／T的曲线将出现斜率不同的两个区域，低温下的斜率为较高温度下斜率的两倍．发生转折的电子浓度应为受主浓度。
掺杂浓度为7.4 1014cm-3的p型Si的实际测量结果。由发生转折的空穴浓度可以定出其中所含施主浓度约为1011cm-3。
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一般情况下的载流子统计分布
(1)低温弱电离区
c. 一般情形
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一般情况下的载流子统计分布
(2)强电离区
即需要考虑杂质的补偿作用
(3)过渡区
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一般情况下的载流子统计分布
(4)高温本征激发区
此时和本征半导体相同
注意：少数载流子浓度
仍然为非简并系统的热平衡状态
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杂质半导体的载流子浓度
例题5
若Si中的ND＝1×1017cm-3，△ED＝0.012eV，求施主杂质3/4电离时所需的温度。
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杂质半导体的载流子浓度
根据具体条件，写出电中性方程
代入相应的公式
求解费米能级和载流子浓度
其他相关参数（如温度）
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杂质半导体的载流子浓度
补充1：设二维正方格子的晶格常数为a，若电子能量为：E(k)=h2 (kx2+ky2) /2mn*，求状态密度。
补充2：三块硅材料，室温下（300K）空穴浓度分别为：p01=2.25×1016cm-3，p02=1.5×1010cm-3，p03=2.25×104cm-3。
(1) 求三者的电子浓度n01，n02，n03；
(2) 判断三者的类型；
(3) 计算三者的EF位置。

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