半導(dǎo)體物理分章答案第三章-文庫吧
2024-12-29 12:26 本頁面
【正文】 ni(Ge)≌ 1013cm3 ni(Si)≌ 1010cm3 ni(GaAs)≌ 106cm3 在熱平衡狀態(tài)下，半導(dǎo)體是電中性的： n0=p0 而， 將（ 2）、（ 3）式代入（ 1）式，得 即得到： 將（ 4）式代回（ 2）或（ 3）式就得到本征載流子濃度： TkEEVTkEECVFFCeNpeNn0000??????（ 2） （ 3） （ 1） TkEEVTkEECVFFCeNeN 00?????)l n(2)l n(2)(21 00CViVCVCF NNTkENCNTkEEE ?????TkEVCigeNNpnn 0200????（ 4） 200 inpn ?（ 5） 溫度一定時， Eg大的材料， ni小。 對同種材料， ni隨溫度 T按指數(shù)關(guān)系上升。 本征載流子濃度和樣品溫度的關(guān)系 討論： （ 1） Ei一般可以認(rèn)為在禁帶中心位置。 （ 2） n隨溫度變化極為靈敏。 （ 3）可通過實(shí)驗(yàn)測得本征載流子濃度和樣品溫度的關(guān)系，求得禁帶寬度。 167。 雜質(zhì)半導(dǎo)體的載流子濃度 Carriers Concentration of ImpurityDoped Semiconductors 重點(diǎn)： 根據(jù) 可以得知： n0， p0， EF隨雜質(zhì)濃度和溫度的變化規(guī)律。 電中性條件 + 200 inpn ?TkEEVTkEECVFFCeNpeNn0000??????雜質(zhì)能級上的電子和空穴 TkEED FDeEf02111)(???TkEEA AFeEf02111)(????電子占據(jù)施主能級 ED的幾率 ?空穴占據(jù)受主能級 EA的幾率 （ 2） （ 1） ?雜質(zhì)能級上未電離的載流子濃度 ?電離雜質(zhì)的濃度 施主能級上的電子濃度： nD=NDfD(E) 受主能級上的空穴濃度： pA=NAfA(E) （ 4） （ 3） 電離施主的濃度： nD+=NDnD=ND[1fD(E)] 電離受主的濃度： pA=NApA=NA[1fA(E)] （ 5） （ 6） n型半導(dǎo)體的載流子濃度 假設(shè)只含有一種 n型雜質(zhì)。 在熱平衡條件下，半導(dǎo)體是電中性的： n0 = p0 + nD+ （ 7） TkEEVTkEECVFFCeNpeNn0000?????? 而 將上兩式和（ 5）式一起代入（ 7）式中，即 當(dāng)溫度從高到低變化時，對不同溫度還可將此式進(jìn)一步簡化。 TkEEDTkEEVTkEEC FDVFFCeNeNeN00021?????????（ 8） N型 Si中電子濃度與溫度 T的關(guān)系 過渡區(qū) 本征激發(fā)區(qū) 雜質(zhì)離化區(qū) 雜質(zhì)離化區(qū) 過渡區(qū) 本征激發(fā)區(qū) ? 低溫弱電離區(qū) ? 中間電離區(qū) ? 強(qiáng)電離區(qū) （ 1）雜質(zhì)離化區(qū) 特征： 本征激發(fā)可以忽略，導(dǎo)帶電子主要由電離雜質(zhì) 提供。 電中性條件 n0=p0+nD+可近似為： n0 =nD+ （ 9） TkEEDTkEEC FDFCeNeN0021??????（ 10） EC EV ? 低溫弱電離區(qū) 特征： nD+ ND 弱電離 10 ????TkEE FDe)2l n (222000CDDCFTkEEDTkEECNNTkEEEeNeNFDFC????????所以電中性條件簡化為： （ 11） （ 12） 將（ 12）式代入 n0=NCe(ECEF)/k0T中， 020221002)(nnpeNNniTkECDD????（ 13） （ 14） ? 中間弱電離區(qū) 隨著溫度 T的增加， nD+已足夠大，無法直接求解方程（ 10）得到 EF的解析表達(dá)式。 只能通過圖解法或數(shù)值計(jì)算法求得 EF 。 將 EF代入 中可求得電子濃度， 進(jìn)而求得空穴濃度則。 TkEECFCeNn 00???020 nnp i?? 強(qiáng)電離區(qū) 雜質(zhì)基本全部電離，電離雜質(zhì)濃度近似等于摻雜濃度。電中性條件簡化為： n0 = ND （ 15） TkEECFCeNn 00???)l n(0CDCF NNTkEE ?? 將 代入（ 15）式中， 則 由于 ND NC ，故式（ 16）中的第二項(xiàng)是負(fù)的。在一定溫度 T時， ND越大， EF就越向?qū)Х矫婵拷?。而?ND一定時，溫度越高， EF就越向本征費(fèi)米能級 Ei方面靠近。 （ 16） DiiDnnnnpNn20200???（ 17） （ 18） 由 強(qiáng)電離與弱電離的區(qū)分 有離化比率 = 分類 （ 1）弱電離 （ 2）強(qiáng)電離 TkEEDD FDeNn021?????DDNn?%901?????DDDDNnNn 雜質(zhì)電離能 雜質(zhì)濃度 在室溫時，淺能級雜質(zhì)濃度 NC 時，雜質(zhì)全電離。 決定雜質(zhì)全電離的因素 （ 2）過渡區(qū) 特征： 本征激發(fā)不能忽略，雜質(zhì)全電離。 電中性條件為： n0=p0+ND 聯(lián)立 n0 = ND+p0 n0 p0 = ni2 （ 19） （ 20） 則推得： )411()2(24)411(22422222022220DiDiiDDDiDiDD
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