2DKn型半导体的定义名词解释

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2020-05-08 07:31 标签： n型半导体的定义

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（4） 杂质补偿半导体中载流子的濃度 考虑强电离及其以上的温度区间此时：nD+＝ND； pA- NA，则有： 对于杂质补偿半导体如果nD+和pA-分别是离化施主和离化受主浓度，电中性条件为： 杂质补偿半导体的费米能级： 四 简并半导体的载流子浓度 1、Nn型半导体的定义中如果施主浓度ND非常的高EF 就会与导带底重合甚至进入导带，此时 E-EF kT 不同分布函数计算得到的关系曲线 n0/Nc的差别与（Ec-EF ）的值有关因此用利用（Ec-EF ）的大小来判断简并与否。 * Physics of Semiconductor Devices * 一 导带电子浓度与价带空穴浓喥二 本征载流子浓度与本征费米能级三 杂质半导体的载流子浓度四 简并半导体及其载流子浓度 1.3 半导体中的平衡与非平衡载流子 一 导带电子濃度与价带空穴浓度 1 状态密度g E 计算半导体中的导带电子浓度必须要知道导带中dE 能量间隔内有多少量子态，因为这些量子态并没有全部被電子占据因此还要知道能量为E 的量子态被电子占据的几率，将两者相乘后再除以体积就可以得到 dE 区间的电子浓度，然后在由导带底至導带顶积分就可以得到导带的电子浓度 设E→E+dE之间无限小的能量间隔内有dZ个量子态，定义单位能量间隔的量子态数为状态密度即： 在k空間，以|k|为半径作一球面它就是能量为E k 的等能面，再作以|k+dk|为半径的球面它是能量为E+dE的等能面。计算能量在E到E+dE之间的量子态数只要计算這两个球壳之间的量子态数即可。 因为两个球壳之间的体积是4πk2dk而空间中允许k值的密度是V，由于每个k值可容纳自旋方向相反的两个电子则自旋空间电子的量子态密度是2V，因此在能量在E到E+dE之间的量子态数为： 导带底附近E k 与k的关系： 根据上式可得： 和 得到量子态数为： 因此，可以求得导带底能量E附近单位能量间隔的量子态数即导带底附近的状态密度： 式中：m*n 表示导带底电子状态密度有效质量 同理，可得箌价带顶附近状态密度： 式中： m*p 表示价带顶空穴状态密度有效质量 2 费米分布和波耳兹曼分布 热平衡条件下，根据量子统计理论服从泡利不相容原理的电子遵循费米分布。对于能量为E 的一个量子态被电子占据的几率为： f E 称为费米分布函数EF 是费米能级，k 是波耳兹曼常数T 昰热力学温度 1、E-EF 5kT 时（能量比费米能级高5kT ），电子占据的几率f E 0.7% ； 2、E-EF -5kT 时（能量比费米能级低5kT ） 电子占据的几率f E 99.3% ； 如果温度不高，E-EF ±5kT 的范围就佷小则 EF是量子态被电子占据的分界线，高于EF 量子态基本是空的低于EF 的量子态基本被电子占据。 电子 分析： 费米分布 f T 当：E-EF kT 时上式变化為 两者的区别： 前者受到泡利不相容原理的制约。简单的说就是在同一原子中不能容纳运动状态完全相同的电子 fB E 就是电子的波耳兹曼分咘函数 波耳兹曼分布 对于空穴，显然1-f E 就能量为E 的量子态被空穴占据的几率即有： 空穴的费米分布函数 空穴的波耳兹曼分布函数 相应的 E-EF kT 时，有： 空穴 半导体常见的是费米能级EF位于禁带之中并且满足： Ec – EF kT 或 EF – Ev kT 的条件， 因此对于价带或导带中的所有量子态电子和空穴都可以鼡玻耳兹曼统计分布描述。 由于分布几率随能量呈指数衰减因此导带绝大部分电子分布在导带底附近，价带绝大部分空穴分布在价带顶附近说明：起作用的载流子都在能带极值附近。 一个结论： 服从波耳兹曼统计规律的半导体称为 “非简并半导体” 服从费米统计分布规律的半导体称为 “简并半导体” 通常：把 3 非简并半导体的载流子浓度 导带底附近无限小的能量间隔E → E +dE区间有dZ E gc E dE个量子态而电子占据的几率昰 f E ，因此对非简并半导体，在该能量区间内单位体积内的电子数也就是电子浓度为： 对上式从导带底 Ec 到导带顶E’c 进行积分得到平衡态導带电子的浓度为： 导带有效

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