补充本征和非本征半导体能带学习教案

会计学1补充补充(bchng)本征和非本征半导体能带本征和非本征半导体能带第一页，共7页。)2exp(TkEnpnBgi4/32/32)()/2(2heBmmhTk电子(dinz)或空隙的浓度为:其中 为材料(cilio)的特征常数kB 为玻耳兹曼常数(chngsh)me 电子的有效质量mh 空穴的有效质量本征载流子浓度例：在300 K时，GaAs的电子静止质量为m = 9.1110-31 kg， me = 0.068m = 6.1910-32 kg mh = 0.56m = 5.110-31 kg Eg = 1.42 eV 可根据上式得到本征载流子浓度为 2.621012 m-3第1页/共7页第二页，共7页。非本征半导体材料(cilio)：n型第V族元素(如磷P, 砷As, 锑Sb)掺入Si晶体后，产生的多余电子受到的束缚很弱，只要很少的能量DED (0.040.05eV)就能让它挣脱束缚成为自由电子。这个(zh ge)电离过程称为杂质电离。AsAs+施主(shzh)杂质第2页/共7页第三页，共7页。施主(shzh)能级电子(dinz)能量电子浓度(nngd)分布空穴浓度分布施主杂质电离使导带 电子浓度增加 施主能级被施主杂质束缚住的多余电子所处的能级称为施主能级。由于施主能级上的电子吸收少量的能量 DED后可以跃迁到导带，因此施主能级位于离导带很近的禁带。第3页/共7页第四页，共7页。非本征半导体材料(cilio)：p型第III族元素(如铟In,镓Ga,铝Al) 掺入Si晶体后，产生多余的空穴，它们只受到微弱的束缚(shf)，只需要很少的能量 DEA Eg 就可以让多余孔穴自由导电。BB受主杂质(zzh)第4页/共7页第五页，共7页。电子浓度(nngd)分布空穴(kn xu)浓度分布受主能级电离(dinl)使导带 空穴浓度增加 受主能级被受主杂质束缚的空穴所处的能级称为受主能级 EA。当空穴获得较小的能量DEA之后就能摆脱束缚，反向跃迁到价带成为导电空穴。因此，受主能级位于靠近价带EV的禁带中。电子能量第5页/共7页第六页，共7页。2inpn 在热平衡的条件下，对于(非)本征半导体，两种载流子的乘积总等于一个常数：浓度作用(zuyng)定律本征材料：电子和空穴总是(zn sh)成对出现非本征材料：一种载流子的增加(zngji)伴随着另一种载流子的减少多数载流子：n型半导体中的电子或者p型半导体中的空穴少数载流子：n型半导体中的空穴或者p型半导体中的电子第6页/共7页第七页，共7页。