关于半导体为什么要掺杂的掺杂，什么是完全电离？在什么条件下完全电离发生？

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2019-07-17 06:06 标签： 半导体为什么要掺杂

1.1 半导体为什么要掺杂性质概览

2.3 周期晶格中的自由电子

2.6 状态密度（本次笔记结束之处）

3.4 多数载流子与少数载流子（本次笔记结束之处）

第四章 电子载体的运动

4.2 电子载体的漂迻

4.3 电子载体的扩散

第三章 电子载流体统计学

：Fermi能目前还不确定，但其在带隙中的任何位置

没有光激发，等等...

在整个导带中有多少电子首先我们需要考察的是状态密度：

则导带中的电子数目 为：

但这个积分过于复杂，因此我们需要化简一下：

  • Fermi能在带隙的深处；
  • 能带中的所有“可用的”状态总和；
  • 注意：只在非退化系统中；
  • 电子载流体密度的简便计算：
图片3.2：SiGe本征态下的电子载流体密度n_i与温度之间的关系。

一般来讲是晶体中的原子被外来原子所替换；

图片3.3：Si晶体中掺杂施主原子As（n掺杂）导致晶体中的自由电子数目增加。
图片3.4：Si晶体中摻杂施主原子B（p掺杂）导致晶体中的空穴数目增加。
图片3.5：n掺杂的半导体为什么要掺杂的能带
图片3.6：p掺杂的半导体为什么要掺杂的能帶。
图片3.7：n掺杂半导体为什么要掺杂（i）能带；（ii）状态密度；（iii）Fermi分布；（iv）np的密度。

临时假设：掺杂原子的能量与能带边界的能量僅有少量差距

完全电离状态下的n的密度：

则得到n掺杂半导体为什么要掺杂中的Fermi能为：

完全电离状态下的n的密度：

则得到n掺杂半导体为什么偠掺杂中的Fermi能为：

完全电离状态下的p的密度：

则得到n掺杂半导体为什么要掺杂中的Fermi能为：

3.4 多数载流子和少数载流子

电中性条件和质量作用原理：

完全电离状态下的电中性条件：

平衡状态下的质量作用原理：

从而对于n掺杂半导体为什么要掺杂有：

  • 低温状况下掺杂原子没有被电離；
  • 高温状态下本征载流子的浓度成指数增长

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