【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 NnNnnNNpNnNnNNn?????????????（ 21） （ 22） 利用 即得到， TkEECFCeNn 00???)2 4l n(220iiDDiF nnNNTkEE ????14 22??DiNn與（ 21）式聯(lián)立 （ 23） 討論： （ 1）當(dāng) ND ni時(shí)，有 ......4211)41( 222122????DiDiNnNnDiDDiDNnNnpNnNn200220?????則 （ 24） （ 25） 顯然 n0 p0，這時(shí)過(guò)渡區(qū)已經(jīng)轉(zhuǎn)化為強(qiáng)電離區(qū)。 （ 2）當(dāng) ND ni時(shí)，有 iiDDiiDiDiDnnNNnpnnNnNnNn????????????2241200220則 （ 26） （ 27） 顯然這時(shí)過(guò)渡區(qū)接近于本征激發(fā)區(qū)。 （ 3）高溫本征激發(fā)區(qū) 特征： 雜質(zhì)全電離 nD+ = ND； 本征激發(fā)的載流子濃度劇增 n0 ND。 電中性條件為： n0=p0+ND≈p0 而 將（ 2）、（ 3）式代入（ 1）式， （ 1） TkEEVTkEECVFFCeNpeNn0000??????TkEEVTkEECVFFC eNeN00?????（ 2） （ 3） )l n(2)l n(2)(21 00CViCVVCF NNTkENNTkEEE ????? （ 4） ? 討論 （ 1）電子濃度及費(fèi)米能級(jí)與溫度的關(guān)系；五個(gè)溫區(qū)與摻雜濃度的關(guān)系。 （ 2）溫度一定時(shí)，摻一種雜質(zhì)情況下，載流子濃度的計(jì)算思路： a. 確定 ni； b. 將 ni與 ND（或 NA）比較； c. 若不屬于過(guò)度區(qū)或本征激發(fā)區(qū)，則令其為強(qiáng)電離區(qū)； d. 驗(yàn)算雜質(zhì)未電離的比率 D（或 D+），若其值 ≤，則結(jié)論正確； e. 若不滿足強(qiáng)電離條件，則采用弱電離的方法計(jì)算，但也需驗(yàn)算，若D（或 D+） ≥，則結(jié)論正確；否則為中間電離區(qū)，并且已經(jīng)可以估算出載流子濃度的大體區(qū)間。 （ 3） p型半導(dǎo)體的計(jì)算方法 167。 一般情況下的載流子統(tǒng)計(jì)分布 重點(diǎn)討論半導(dǎo)體中同時(shí)含有施主和受主雜質(zhì)時(shí)，載流子濃度及費(fèi)米能級(jí) EF。 熱平衡狀態(tài)下的電中性條件： p0 + nD+ = n0 + pA 利用該方程確定 EF和 n0、 p0 。 對(duì)于摻入不同類型的淺能級(jí)雜質(zhì)，可先確定有效摻雜濃度，近似按照只摻一種類型雜質(zhì)的方法確定 EF和 n0、 p0 。 167。 簡(jiǎn)并半導(dǎo)體 簡(jiǎn)并半導(dǎo)體的載流子濃度： 簡(jiǎn)并化條件 ： （ 1） EC EF 2k0T 非簡(jiǎn)并 （ 2） 0 EC – EF 2k0T 弱簡(jiǎn)并 （ 3） EC – EF ≤0 簡(jiǎn) 并 雜質(zhì)帶導(dǎo)電與能帶邊緣的延伸： 簡(jiǎn)并情況下，雜質(zhì)濃度很高，它們之間相互作用使雜質(zhì)能級(jí)分裂形成能帶，其中電子可行成共有化運(yùn)動(dòng)，引起導(dǎo)電現(xiàn)象。 施主濃度進(jìn)一步增加，可使雜質(zhì)能級(jí)擴(kuò)展，并進(jìn)入導(dǎo)帶中與導(dǎo)帶相連，形成了新的簡(jiǎn)并導(dǎo)帶。這種現(xiàn)象也可理解為導(dǎo)帶的尾部伸入到禁帶中，因此，稱為能帶邊緣的延伸。此時(shí)，半導(dǎo)體的禁帶寬度也相應(yīng)減小了。 關(guān)于簡(jiǎn)并半導(dǎo)體的幾點(diǎn)討論 電子共有化運(yùn)動(dòng) 原子組成晶體后，由于原子殼層的交疊，電子不再局限在某一個(gè)原子上，可以由一個(gè)原子轉(zhuǎn)移到另一個(gè)原子上去，因而，電子將可以在整個(gè)晶體中運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)稱為電子的共有化運(yùn)動(dòng)。 第一、第二、第三章小節(jié) 因?yàn)楦髟又邢嗨茪由系碾娮硬庞邢嗤哪芰?，電子只能在相似殼層中轉(zhuǎn)移。 能帶產(chǎn)生的原因 定性理論（物理概念）：晶體中原子之間的相互作用，使能級(jí)分裂形成能帶。 定量理論（量子力學(xué)）：電子在周期場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，在絕熱近似和單電子近似基礎(chǔ)上求解薛定諤方程發(fā)現(xiàn)其能量不連續(xù)。將允許電子存在的能量區(qū)間稱為允帶，禁止電子出現(xiàn)的能量區(qū)間稱為禁帶，統(tǒng)稱為能帶。 用能帶理論解釋導(dǎo)體、半導(dǎo)體、絕緣體的導(dǎo)電性 固體按其導(dǎo)電性分為導(dǎo)體、半導(dǎo)體、絕緣體，其機(jī)理可以根據(jù)電子填充能帶的情況來(lái)說(shuō)明。 固體能夠?qū)щ姡枪腆w中的電子在外場(chǎng)的作用下定向運(yùn)動(dòng)的結(jié)果。由于電場(chǎng)力對(duì)電子的加速作用，使電子的運(yùn)動(dòng)速度和能量都發(fā)生了變化。換言之，即電子與外電場(chǎng)間發(fā)生能量交換。從能帶論來(lái)看，電子的能量變化，就是電子從一個(gè)能級(jí)躍遷到另一個(gè)能級(jí)上去。對(duì)于滿帶，其中的能級(jí)已被電子所占滿，在外電場(chǎng)作用下，滿帶中的電子并不形成電流，對(duì)導(dǎo)電沒(méi)有貢獻(xiàn)，通常原子中的內(nèi)層電子都是占據(jù)滿帶中的能級(jí)，因而內(nèi)層電子對(duì)導(dǎo)電沒(méi)有貢獻(xiàn)。對(duì)于被電子部分占滿的能帶，在外電場(chǎng)作用下，電子可從外電場(chǎng)中吸收能量躍遷到未被電子占據(jù)的能級(jí)去，起導(dǎo)電作用，常稱這種能帶為導(dǎo)帶。金屬中，由于組成金屬的原子中的價(jià)電子占據(jù)的能帶是部分占滿的，所以金屬是良好的導(dǎo)電體。 半導(dǎo)體和絕緣體的能帶類似，即下面是已被價(jià)電子占滿的滿帶（其下面還有為內(nèi)層電子占滿的若干滿帶），亦稱價(jià)帶，中間為禁帶，上面是空帶。因此，在外電場(chǎng)作用下并不導(dǎo)電，但是這只是絕對(duì)溫度為零時(shí)的情況。當(dāng)外界條件發(fā)生變化時(shí)，例如溫度升高或有光照時(shí)，滿帶中有少量電子可能被激發(fā)到上面的看到中去，使能帶底部附近有了少量電子，因而在外電場(chǎng)作用下，這些電子將參與導(dǎo)電；同時(shí)，滿帶中由于少了一些電子，在滿帶頂部附近出現(xiàn)了一些空的量子狀態(tài)，滿帶變成了部分占滿的能帶，在外電場(chǎng)作用下，仍留在滿帶中的電子也能夠起導(dǎo)電作用，滿帶電子的這種導(dǎo)電作用等效于把這些空的量子狀態(tài)看作帶正電荷的準(zhǔn)粒子的導(dǎo)電作用，常稱這些空的量子狀態(tài)為空穴。所以在半導(dǎo)體中導(dǎo)帶的電子和價(jià)帶的空穴參與導(dǎo)電，這是與金屬導(dǎo)體的最大差別。 絕緣體的禁帶寬度很大，激發(fā)電子需要很大的能量，在通常溫度下，能激發(fā)到導(dǎo)帶中的電子很少，所以導(dǎo)電性很差。半導(dǎo)體禁帶寬度比較小，數(shù)量級(jí)在 1eV左右，在通常溫度下已有不少電子被激發(fā)到導(dǎo)帶中去，所以具有一定的導(dǎo)電能力，這是絕緣體和半導(dǎo)體的主要區(qū)別。室溫下，金剛石的禁帶寬度為 6～ 7eV，它是絕緣體；硅為 ，鍺為 ，砷化鎵為 ，所以它們都是半導(dǎo)體。 絕緣體 半導(dǎo)體 導(dǎo)體 價(jià)帶 價(jià)帶 價(jià)帶 導(dǎo)帶 導(dǎo)帶 半滿帶 禁帶 禁帶 禁帶 當(dāng)電子在外力作用下運(yùn)動(dòng)時(shí)，它一方面受到外電場(chǎng)力 f的作用，同時(shí)還和半導(dǎo)體內(nèi)部原子、電子相互作用著，電子的加速度應(yīng)該是半導(dǎo)體內(nèi)部勢(shì)場(chǎng)和外電場(chǎng)作用的綜合效果。但是，要找出內(nèi)部勢(shì)場(chǎng)的具體形式并且求得加速度遇到一定的困難，引進(jìn)有效質(zhì)量后可使問(wèn)題變得簡(jiǎn)單，直接把外力 f和電子的加速度聯(lián)系起來(lái)，