半导体物理与器件第四章1分解.ppt
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半导体物理与器件;第四章 平衡半导体;;考虑两个特定的材料系统,热平衡状态下分别具有各自的费米能级,当二者紧密接触之后,统一后的整个系统中,电子将首先填充最低的能态,因此电子将从费米能级高的材料中流向费米能级低的材料,直到二者具有统一的费米能级。这个过程如图所示。;;本章内容;4.1 半导体中的载流子;设能带中的能量是准连续的,半导体为非简并半导体,首先看导带热平衡电子浓度n0
;将上章得到的状态密度和费米分布函数代入公式得到;;;对于非简并半导体,费米能级位于禁带当中且满足;因而上式简化为:;;其中Nc为导带的有效状态密度(数量级一般在1019):;空穴浓度
某一能量值的空穴浓度为: ;相应的计算表明价带热平衡空穴浓度:;有效状态密度和有效质量有关
在一定温度下,特定半导体的有效状态密度为常量
对非简并半导体,指数项里的分子总为负数,这保证了指数项小于1,则载流子浓度小于有效状态密度;;影响n0 和p0 的因素
mn* 和 mp* 的影响 — 材料的影响
温度的影响
NC、NV ~T
f(EC) 、 f(EV) ~T
;EF 位置的影响
EF→Ec,Ec-EF↓,n0↑ — EF越高,电子(导带)的填充水平(几率)越高
EF→Ev,EF-Ev↓,po↑ — EF越低,电子(价带)的填充水平越低(空位几率越高);本征半导体的载流子浓度;1 本征费米能级EF;1 本征费米能级EF;2 本征载流子浓度ni;2 本征载流子浓度ni;2 本征载流子浓度ni;;;本征半导体特性小结;半导体极限工作温度
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