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1、07_03_半导体中电子的费密统计分布 半导体电子论07_03 半导体中电子的费密统计分布半导体中电子的费密统计分布 1 半导体载流子半导体载流子半导体中的电子半导体中的电子 服从费密狄拉克统计服从费密狄拉克统计 金属中电子的费密能级位于一个导带中金属中电子的费密能级位于一个导带中 掺杂不太多的半导体掺杂不太多的半导体_热平衡下热平衡下 施主电子被激发到导带中施主电子被激发到导带中_价带中有少量空穴价带中有少量空穴 半导体中电子的费密能级位于带隙之中半导体中电子的费密能级位于带隙之中07_03_半导体中电子的费密统计分布 半导体电子论且有且有电子在导带各能级分布的几率电子在导带各能级分布的几率
2、费密能级位于带隙之中费密能级位于带隙之中 接近经典玻耳兹曼分布接近经典玻耳兹曼分布 导带中每个能级上导带中每个能级上 电子的平均占据数很小电子的平均占据数很小07_03_半导体中电子的费密统计分布 半导体电子论满带中空穴占据的几率满带中空穴占据的几率 能级不被电子占据的几率能级不被电子占据的几率应用应用07_03_半导体中电子的费密统计分布 半导体电子论 空穴占据状态的能量空穴占据状态的能量 E 越低越低_电子的能量电子的能量 空穴的能量越高空穴的能量越高 空穴平均占据数越小空穴平均占据数越小_电子占据数越大电子占据数越大 满带中空穴占据的几率满带中空穴占据的几率07_03_半导体中电子的费密
3、统计分布 半导体电子论 半导体中的半导体中的导带能级和满带能级远离费密能量导带能级和满带能级远离费密能量 导带接近于空的导带接近于空的_满带接近于充满满带接近于充满 07_03_半导体中电子的费密统计分布 半导体电子论2 费密能级和载流子浓度费密能级和载流子浓度 导带底附近的能量导带底附近的能量满带顶附近的能量满带顶附近的能量自由电子能态密度自由电子能态密度 07_03_半导体中电子的费密统计分布 半导体电子论导带底附近导带底附近 能态密度能态密度满带顶附近满带顶附近 能态密度能态密度07_03_半导体中电子的费密统计分布 半导体电子论 导带中电子的浓度导带中电子的浓度07_03_半导体中电子
4、的费密统计分布 半导体电子论令令 有效能级密度有效能级密度07_03_半导体中电子的费密统计分布 半导体电子论导带电子浓度导带电子浓度 单位体积中导电电子数单位体积中导电电子数 就是如同导带底就是如同导带底 处处 个能级所应含有的电子数个能级所应含有的电子数有效能级密度有效能级密度07_03_半导体中电子的费密统计分布 半导体电子论价带空穴浓度价带空穴浓度有效能级密度有效能级密度温度不变温度不变 导带中电子越多导带中电子越多_空穴越少空穴越少_反之亦然反之亦然07_03_半导体中电子的费密统计分布 半导体电子论3 杂质激发杂质激发 如果如果N型半导体主要含有一种施主型半导体主要含有一种施主_施
5、主的能级施主的能级 _ ED 施主的浓度施主的浓度 _ ND足够低的温度下足够低的温度下 载流子主要来自载流子主要来自 施主能级激发到导带的电子施主能级激发到导带的电子导带中电子数是空的施主能级数导带中电子数是空的施主能级数07_03_半导体中电子的费密统计分布 半导体电子论 消去消去 EF应用应用导带中电子数导带中电子数 导带底与施主能级差导带底与施主能级差07_03_半导体中电子的费密统计分布 半导体电子论施主的电离能施主的电离能导带中的电子数导带中的电子数07_03_半导体中电子的费密统计分布 半导体电子论温度很低温度很低 很少的施主被电离很少的施主被电离导带中的电子数导带中的电子数07
6、_03_半导体中电子的费密统计分布 半导体电子论温度足够高温度足够高施主几乎全被电离施主几乎全被电离 导带中的电子数接近于施主数导带中的电子数接近于施主数 导带中的电子数导带中的电子数07_03_半导体中电子的费密统计分布 半导体电子论P 型半导体型半导体 受主的能级位置受主的能级位置 _ EA 受主浓度受主浓度 _ NA低温下低温下 载流子是从受主能级激发到满带的空穴载流子是从受主能级激发到满带的空穴满带中空穴的浓度满带中空穴的浓度 受主的电离能受主的电离能07_03_半导体中电子的费密统计分布 半导体电子论足够低的温度下足够低的温度下 只有很少的受主被电离只有很少的受主被电离满带中空穴的浓度满带中空穴的浓度07_03_半导体中电子的费密统计分布 半导体电子论4 本征激发本征激发 足够高的温度足够高的温度 满带到导带的电子激发满带到导带的电子激发每产生一个电子同时产生一个空穴每产生一个电子同时产生一个空穴 带隙宽度带隙宽度07_03_半导体中电子的费密统计分布 半导体电子论本征激发本征激发 随温度变化更为陡峭随温度变化更为陡峭测量分析载流子随温度的变化测量分析载流子随温度的变化 可确定带隙宽度可确定带隙宽度