熱平衡態(tài)下半導體載流子的統(tǒng)計分布(參考版)
2025-05-03 02:04本頁面
【正文】 0,D g gE E E? ? ?● 雜質(zhì)上的電子直接參與導電 ● 電子占據(jù)量子態(tài)的幾率： 費米分布函數(shù) → 簡并半導體 玻爾茲曼函數(shù) → 非簡并半導體 ● 能量狀態(tài)密度： 導帶： gC(E) ∝ E 1/2 價帶： gV(E)∝ E 1/2 第三章 小結 2ioo npn ?kTEEvovFeNp???kTEEioiFenn??kTEEccoFeNn???● 載流子濃度： 導帶電子濃度： 價帶空穴濃度： 濃度積： ( ? )oiPn?ioo npn ??iF EE ?2/12 )(4)(21)(21?????? ??????????ADCACACo NNNNNNNn● 本征半導體： ● 非簡并半導體： N型： 低溫弱電離區(qū) （ P 型 ？ ） CDDCF NNkTEEE2ln22 ???kTECDoDeNNn 22/1)2(???CoCF NnkTEE ln??只含 ND： iADiF nNNkTEE ??? lniDiF nNkTEE ln??ADo NNn ??Do Nn ?飽和電離區(qū) 只含 ND ? ?? ?2422/122iADADonNNNNn ?????? ?? ?2422/122iADADonNNNNp ??????? ?? ?iiADADiF nnNNNNkTEE24ln2/122??????過渡區(qū) 本征區(qū) CF EE ? VF EE ?● 飽和電離區(qū)的確定 ● 簡并半導體 載流子濃度 簡并條件： 或 簡并時的雜質(zhì)濃度和雜質(zhì)能級 重摻雜 雜質(zhì)能帶 第三章習題 10. 已知： T=300K， ni= 1013/cm3， △ ED=， Nc= 1019/cm3， D－ =10% 解： 317m a x/22)(cmeeNDNkTEcDD??????????314m i n/10)(cmnN iD???12. 已知：△ ED=， D－ =10% ， on mm * ?解： kTEcDDeNND?? ? 2kTEcDDeNN?? DckTENNeD20??DcDNNkTE20lnln ???2/32*)2(2hkTmN nc??（ 1/cm3） 令： kTETf D??)(1DnDcNhkmTNNTf20ln)2(2lnln2320lnln)(2/32*2??????13. 已知： ND=1015/cm3， △ ED= 解： 77K時 ， 材料處于低溫弱電離區(qū) 3182/32*/)2(2cmhkTmNnc????2/12 )(4)(21)(21?????? ??????????ADCACACo NNNNNNNn 其中： NA=0 315/21cmeNN kTECCD?????? no= 1014/cm3 或： kTECDoDeNNn 22/1)2(???= 1015/cm3 T=300K時 ， ni= 1010/cm3＜＜ ND 材料處于飽和電離區(qū) 315 /10 cmNnDo ??500k時， 315314/10/102cmNcmnDi???材料處于過渡區(qū) ? ?2422/122iDDonNNn???= 1015/cm3 800k時 ， ni=9 1016(1017)/cm3＞＞ ND 材料處于本征 區(qū) no=po=ni ： KTcmNcmNAD300//109316315????? 解： NA＞ ND， 材料為 P型 材料處于飽和電離區(qū) 315 /102 cmNNpDAo ????35152102/102)(cmpnnoio??????kTEEioiFenp???eVEnNNkTEEiiDAiFln?????或： eVENNNkTEEVVDAVFln?????： NA=1022/m3=1016/cm3 T=300K和 600K 解： T=300K時 ， ni= 1010/cm3＜＜ NA 材料處于飽和電離區(qū) po=NA=1016/cm3 34162102/10)(cmpnnoio?????evEnNkTEEiiAiFln????evENNkTEEVvAVFln????或： 600K時 ， ni=8 1015/cm3 材料處于過渡區(qū) 3162/122/)41(1)2(cmNnNpAiAo???????????31512/1222/)41(1)2(cmNnNnnAiAio????????????evEnNk Ts hEEiiAiF)2(1?????21. 試計算摻磷的硅，鍺在室溫下開始發(fā) 生弱簡并時的雜質(zhì)濃度為多少？ 解： 由 no=nD+ Ｎ型半導體 1 / 22()12DFDC EEkTNNFe?? ????又 ∵ 弱簡并時， EF＋２ ｋＴ =EC 1 / 21 / 21 / 22( 1 2 ) ( )2( 1 2 ) ( )2( 1 2 ) ( )FDF C C DDEEkTDCE E E Ek T k TCEkTCN N e FN e e FN e e F????????????????? ?＝２ 。 導帶 Eg 施主能級 價帶 施主能帶 本征導帶 簡并導帶 能帶邊沿尾部 Eg E180。 雜質(zhì)帶導電 ： 雜質(zhì)能帶中的電子通過在雜質(zhì)原子之間的 共有化運動參加導電的現(xiàn)象 。5 2 5 10 20 費米 經(jīng)典 no ()FcEEkT?1 EC－ EF ? 2kT，非簡并 0 ＜ EC － EF ≤ 2kT，弱簡并 EF－ EC≥ 0 或 EC － EF ≤ 0，簡并 n 型半導體的簡并條件 ： EF－ EC≥0 P型半導體的簡并條件 ： EV－ EF≥0 no=nD+ ∵ 簡并時， EF=EC， ∴ ED＜ EF， 三、 n 型半導體簡并時的施主濃度 1 / 22()12DFDC EEkTNNFe?? ????1 / 21 / 21 / 22( 1 2 ) ( )2( 1 2 ) ( )2( 1 2 ) ( )FDF C C DDEEkTDCE E E Ek T k TCEkTCN N e FN e e FN e e F?????????????????當 ： EF=EC， ξ=0， F1/2 (
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