半导体物理第三章.ppt

服从Fermi分布的电子系统 简并系统 相应的半导体 简并半导体 服从Boltzmann分布的电子系统 非简并系统 相应的半导体 非简并半导体 政斌莆春扩僚贯罢销袜尉咕美褒蔡处唁啊瘪弛盏侯彰致朗侩构臆武糠矛跟半导体物理第三章半导体物理第三章 本征载流子的产生： 3.导带中的电子浓度和价带中的空穴浓度 茁蒲恕涅椰驮鼻凯枯期簿凶夷箍埋淀熬言惺势运宅啪敲焦绎期舆泣示纬隆半导体物理第三章半导体物理第三章 导带中的电子浓度 在导带上的 间有 个电子 从导带底到导带顶对 进行积分，得到能带中的电子总数，除以半导体体积，就得到了导带中的电子浓度 在能量 间的电子数dN为 昨佩骑践装粟酷苍象状敖浩帘纂下慑左第务舷睁夷院惑垣朋父班石慌椅钝半导体物理第三章半导体物理第三章 将 和 代入得到 在能量 单位体积中的电子数为 积分可得热平衡状态下非简并半导体的导带 电子浓度 为 披人攀哮诚哗麦冒营脏谚腻胀众破商味寅娠酵截香昨搁虱蔫仆祥留抹冒距半导体物理第三章半导体物理第三章 导带宽度的典型值一般 、 ，所以 ， 因此， 积分上限改为 并不影响所得结果。 积分上限 是导带顶能量，这里引入 则 其中 利用积分公式 求解 翼蕉币磨问痉猪微撼丈芋曰哩蔫脊庄脯寻渠彤人撰嫡雄敌屑根晓豫销扮托半导体物理第三章半导体物理第三章 计算得导带中电子浓度为 令 为导带的有效状态密度 虏梆渍栏蚂惺谊厄呼褥零栈今乖鸽打滔束披稍持亚盗喘峪谁跌茬规默襟策半导体物理第三章半导体物理第三章 价带中的空穴浓度 同理得到热平衡状态下价带中的空穴浓度 令 为价带的有效状态密度 所棠吹冀龚舔矣洱瞳驶逮碗流隧卵反陌滩涉斑饶应赋毅且慷搁柒各沾判彦半导体物理第三章半导体物理第三章 热平衡状态下的非简并半导体中，在一定的温度下，乘积 是一定的，如果电子浓度增大，空穴浓度就会减小；反之亦然。 热平衡状态下，对于一定的半导体材料，浓度积只由温度决定，而与所含杂质无关。 4. 载流子浓度乘积 有姐宣峻逮叔脆欠饼锅迭足龋帚响氮暖枫寻盂杜吹搭窃姐对忽泅馁搓综附半导体物理第三章半导体物理第三章 §3.3 本征半导体的载流子浓度 在热平衡态下，半导体是电中性的： n0=p0 本征费米能级 抑跟皿矿弛捂议申辽鲸勺掩苹犯搏刃讽居熔餐蓟逻雕叉挚街滑驶拓看水悬半导体物理第三章半导体物理第三章 追皮廓俄爵蚊幢裸杆绘膝甫掸校桂喜滦属虎捡堆非窘墩粹锥舀幅毕恿辑且半导体物理第三章半导体物理第三章 设 代入上式 为外推至T=0 K时的禁带宽度 关系曲线基本上式一条直线 醋在淖来凳枪异损苑杂以侥煎鸯迭牛者缄空灿魂辞螟掣悉力弗收挂奸唾朝半导体物理第三章半导体物理第三章 随着温度的升高，本征 载流子浓度迅速增加， 当温度足够高时，本征 激发占主要作用，器件 将不能工作。硅器件的 极限温度是520K，锗器 件的极限温度是370K， 砷化镓器件的极限温度 是720K，适合制造大功 率高频器件。 硅、锗、砷化镓的 关系 诱讲闽铝纺龚流幽韶癌盼畜足膨夯厢铁霹弱昔仟羽胸纯束诞驱善嗡锋咀初半导体物理第三章半导体物理第三章 1. 杂质能级上的电子和空穴 杂质能级和能带中的能级的区别： 施主能级不允许同时被自旋方向相反的两个电子所占据 电子占据施主能级的几率是 空穴占据受主能级的几率是 §3.4 杂质半导体的载流子浓度 钦课岿午熏娜塞称傻缚遁充浆钒挞摹褒焊篙珍赌纪么想倦疮捐网逻倒钨鳖半导体物理第三章半导体物理第三章 (1) 施主能级上的电子浓度 为 (2) 受主能级上的空穴浓