半導(dǎo)體器件與工藝ppt課件-文庫吧資料
2025-05-12 12:44本頁面
【正文】 帶 Eg Ru Huang, ime, PKU 27 ? 電子擺脫共價(jià)鍵束縛形成一對電子和空穴 ? 電子從價(jià)帶到導(dǎo)帶的躍遷過程 ? 導(dǎo)帶增加一個(gè)電子、價(jià)帶增加一個(gè)空穴 ?禁帶寬度：擺脫共價(jià)鍵所需的能量 ? 導(dǎo)電的電子：導(dǎo)帶中的電子 ? 導(dǎo)電的空穴：填滿的價(jià)帶中出現(xiàn)的空能級(jí)，實(shí)質(zhì)是價(jià)帶中電子的導(dǎo)電 ?從低向高能級(jí)躍遷：吸收能量；反之放出能量 Ru Huang, ime, PKU 28 雜質(zhì)能級(jí)：雜質(zhì)可以使電子在其周圍運(yùn)動(dòng)形成量子態(tài) 雜質(zhì)能級(jí)一般處于禁帶中 施主能級(jí) V族施主電離能很小 施主的電離：施主能級(jí)上的電子躍遷到導(dǎo)帶 受主能級(jí) 負(fù)電中心束縛空穴 III族受主電離能很小 受主的電離：價(jià)帶電子躍遷到受主能級(jí)，失去空穴的負(fù)電中心 施主和受主的補(bǔ)償 Ru Huang, ime, PKU 29 n型半導(dǎo)體：主要電子導(dǎo)電，有少量空穴 P型半導(dǎo)體：主要空穴導(dǎo)電，有少量電子 多子：多數(shù)載流子 n型半導(dǎo)體：電子 p型半導(dǎo)體：空穴 少子：少數(shù)載流子 n型半導(dǎo)體：空穴 p型半導(dǎo)體：電子 ?晶格熱振動(dòng) 產(chǎn)生電子躍遷：產(chǎn)生電子－空穴對 ?復(fù)合：導(dǎo)帶電子落入價(jià)帶空能級(jí) ?熱平衡時(shí)，電子、空穴濃度維持不變 半導(dǎo)體中少子和多子的平衡（一個(gè)基本的載流子統(tǒng)計(jì)規(guī)律） 熱平衡：無光照、 PN結(jié)注入等 Ru Huang, ime, PKU 30 本征載流子濃度： n=p=ni np=ni2 ni與禁帶寬度和溫度有關(guān) 本征載流子 本征半導(dǎo)體：沒有摻雜的半導(dǎo)體 本征載流子：本征半導(dǎo)體中的載流子 載流子來源：電子－空穴對的產(chǎn)生 載流子濃度 電 子 濃 度 n, 空 穴 濃 度 p Ru Huang, ime, PKU 31 非本征半導(dǎo)體的載流子 2innp ?pn ?在非本征情形 : 熱平衡時(shí) : N型半導(dǎo)體： n大于 p P型半導(dǎo)體： p大于 n Ru Huang, ime, PKU 32 電中性條件 : 正負(fù)電荷之和為 0 p + Nd – n – Na = 0 施主和受主可以相互補(bǔ)償 p = n + Na – Nd n = p + Nd – Na Ru Huang, ime, PKU 33 n型半導(dǎo)體：電子 n ? Nd 空穴 p ? ni2/Nd p型半導(dǎo)體：空穴 p ? Na 電子 n ? ni2/Na Ru Huang, ime, PKU 34 非平衡載流子 由于受外界因素如光、電的作用，半導(dǎo)體中載流子的分布偏離了平衡態(tài)分布，稱這些偏離平衡分布的載流子為非平衡 (過剩 )載流子 2innp ?公式 不成立 外界因素撤除后，過剩載流子復(fù)合 Ru Huang, ime, PKU 35 費(fèi)米能級(jí) ? 費(fèi)米能級(jí)：反映電子填充能帶到什么水平：電子統(tǒng)計(jì)規(guī)律的一個(gè)基本概念 ? 從重?fù)诫s P型到重?fù)诫s N型半導(dǎo)體，填進(jìn)能帶的電子逐漸增多，費(fèi)米能級(jí)逐漸增高 ? 費(fèi)米能級(jí)畫到能帶圖中，反映電子填充能帶情況，不代表電子的量子態(tài) ? 費(fèi)米能級(jí)以下基本 填滿電子 ? 費(fèi)米能級(jí)在禁帶中央：本征 ? 費(fèi)米能級(jí)在禁帶上半部： N型 ? 費(fèi)米能級(jí)在禁帶下半部： P型 Ef反映了電子的占據(jù)情況，是系統(tǒng)的化學(xué)勢 Ru Huang, ime, PKU 36 載流子的統(tǒng)計(jì)分布函數(shù) 費(fèi)米－狄拉克分布 量 子 的 統(tǒng) 計(jì) 分 布 ? ? ? ?kTEE feEf ???11? ? ? ? kTEE feEf ???玻爾茲曼分布 經(jīng) 典 粒 子 的 統(tǒng) 計(jì) 分 布 EEf大于幾個(gè) kT時(shí)
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