半導體能帶結構ppt課件-展示頁
2025-05-15 12:49本頁面
【正文】 非簡并系統(tǒng) 相應的半導體 非簡并半導體 ?服從 Fermi分布的電子系統(tǒng) 簡并系統(tǒng) 相應的半導體 簡并半導體 本征載流子的 產(chǎn)生 ： 導帶中的電子濃度和價帶中的空穴濃度 單位體積的電子數(shù) n0和空穴數(shù) p0： ? ? ? ?VdEEgEfn1CCEEcB0? ??? ? ? ?dxexeTkhm xTkn F ??????? 0 21EE230233*024 ?則 ? ? Tk EE3230*p00vFehTkm22p????????????????同理? ? Tk EE3230*n00FcehTkm22n????????????????? ?? ????????? ????? ????價帶頂有效狀態(tài)密度導帶底有效狀態(tài)密度令3230*pv3230*nchTkm22NhTkm22N? ?? ??????? ????? ????????430000TkEEvTkEEcvFFceNpeNn則說明 : 1.(3)(4)式是非簡并半導體導帶電子濃度和價帶空穴濃度的最基本的表示式 ,成立的條件是 : T,半導體中載流子的濃度隨溫度的靈敏變化是半導體的重要特性之一 . ,導帶電子濃度取決于費米能級 EF距離EC遠近 ,費米能級 EF距離 EC愈遠 ,電子的濃度愈小 . ,價帶空穴的濃度取決于費米能級 EF距離 EV遠近 ,費米能級 EF距離 EV愈遠 ,空穴的濃度愈小 . EEF》 k0T 本征半導體 :對于純凈的半導體 ,半導體中費米能級的位置和載流子的濃度只是材料自身的本征性質(zhì)所決定的 ,我們稱為本征半導體 . 順便談一下 ,在有外界雜質(zhì)存在的情況下 ,費米能級的位置和載流子的濃度以及它們隨溫度的變化情況將與外界雜質(zhì)有關 . 本征激發(fā) :在本征半導體中 ,載流子的產(chǎn)生只是通過價帶的電子激發(fā)到導帶而產(chǎn)生的 ,這種激發(fā)的過程叫本征激發(fā) . 在熱平衡態(tài)下，半導體是電中性的： n0=p0 （ 1） ? ?? ??????? ????? ????????320000TkEEvTkEEcvFFceNpeNn而? ? TkEEvTkEEcvFFceNeN 00,1???????式此二式代入本征半導體的載流子濃度 : 我們可將 EF解出 : ? ? ? ?4NNln2TkENNln2TkEE21Ecv0icv0vcF ? ???????????????????????上式第一項系禁帶中間的能量 ,記為 :Ei,第二項比第一項要小的多 ,可以認為是本征費米能級相對與禁帶中央產(chǎn)生的小的偏離 . 由上式所表示的費米能級我們稱之為本征費米能級 . * * 0 ln 4 3 2 n p v c m m T k E E EF ? ? ? EF還可寫成下式 * * 0 ln 4 3 2 n p v c m m T k E E EF ? ? ? 從上式可以看出 : (1)如果導帶底的有效質(zhì)量和價帶頂?shù)挠行з|(zhì)量相等 ,那么本征費米能級恰好位于禁帶中央 . (2)對于大多數(shù)的半導體材料 ,上式中的對數(shù)值要小于 1,本征費米能級通常偏離禁帶中央3K0T/4,這相對與禁帶寬度是非常小的 .為此 ,我們通常認為本征費米能級位于禁帶中央的位置 . (3)對于少數(shù)半導體 ,本征費米能級偏離禁帶中央較明顯 ,如銻化銦 ,mdp/mdn=32,而 Eg=,室溫下 ,本征費米能級移至導帶 . 一般溫度下， Si、 Ge、 GaAs等本征半導體的EF近似在禁帶中央 Ei，只有溫度較高時， EF才會偏離 Ei。 量子力學表明，這種摻雜后多余的空穴的 能級在禁帶中緊靠滿帶處， ?ED～ 102eV， 極易產(chǎn)生空穴導電。 該能級稱為 施主 （ donor） 能級。 雜質(zhì)的存在方式 2. 缺陷的類型 (1) 空位和填隙 = Si = Si = Si = ‖ ︱ ‖ = Si － 〇 － Si = ‖ ︱ ‖ = Si = S i = Si = ‖ ‖ ‖ = Si = Si = Si = ‖ ‖ ‖ = Si = Si = Si = ‖ Si ‖ ‖ = Si = Si = Si = ‖ ‖ ‖ A B A B B A A A A B A B 化合物半導體 : A 、 B 兩種原子組成 (2) 替位原子
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