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 半导体电子论,07_03 半导体中电子的费密统计分布,1 半导体载流子,半导体中的电子服从费密 狄拉克统计, 金属中电子填充空带的部分形成导带,相应电子的费密能级位于一个导带中, 掺杂不太多的半导体,热平衡下施主电子激发到导带中, 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,且有,电子在导带各能级分布的几率,费密能级位于带隙之中, 导带中的电子接近,经典玻耳兹曼分布, 导带中每个能级上电,子的平均占据数很小,满带中空穴占据的几率 能级不被电子占据的几率,应用, 空穴占据状态的,E,越低(电子,的能量)，空穴的能量越高，空穴,平均占据数越小(电子占据数越大), 半导体中的导带能级和满带能级远离费密能量, 导带接近于空的，满带接近于充满,2 费密能级和载流子浓度,导带底附近的能量,满带顶附近的能量,自由电子能态密度, 导带中电子的浓度,令, 有效能级密度,导带电子浓度, 单位体积中导电电子数就是如同导带底 处的 个,能级所应含有的电子数,空穴浓度, 温度不变，导带中电子越多，空穴越少，反之亦然,3 杂质激发,如果N型半导体主要含有一种施主，施主的能级 _ E,D,施主的浓度 _ N,D, 足够低的温度下,载流子主要是从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, 两式消去,E,F,因为, 导带底与施主能级差,施主的电离能,导带中电子的数目,温度很低, 很少的施主被电离,温度足够高, 施主几乎全被电离，导带中的电子数接近于施主数,P 型半导体,受主的能级位置 _ E,A,受主浓度 _ N,A, 低温度下, 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, 受主的电离能,在足够低的温度下, 只有很少的受主被电离,4 本征激发, 足够高的温度下，,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, 带隙宽度,因为, 本征激发随温度变化更为陡峭, 测量分析载流子随温度的变化，可以确定带隙宽度,