§4.3 费米能级与载流子浓度的计算ppt课件_第1页
§4.3 费米能级与载流子浓度的计算ppt课件_第2页
§4.3 费米能级与载流子浓度的计算ppt课件_第3页
§4.3 费米能级与载流子浓度的计算ppt课件_第4页
§4.3 费米能级与载流子浓度的计算ppt课件_第5页
已阅读5页，还剩7页未读， 继续免费阅读

下载本文档

版权说明：本文档由用户提供并上传，收益归属内容提供方，若内容存在侵权，请进行举报或认领

文档简介

.,4.3费米能级与载流子浓度的计算,只要知道了费密能级EF，原则上就可知道给定半导体的载流子浓度。下面我们讨论如何决定半导体的费密能级。为此我们假定半导体中同时存在浓度ND的施主杂质和浓度为NA的受主杂质。根据一块均匀半导体在空间任何地方均应保持电中性的原理，应有,n+NAf(EA)=p+ND1-f(ED)(1),式中n为导带电子浓度，NAf(EA)为受主能级EA上的电子浓度，由于受主能级为电子占据时受主是荷负电的，上式左边即为单位体积的半导体中的负电荷。至于上式右边，p为价带空穴浓度；NDf(ED)为施主能级上的电子浓度，故ND1-f(ED)为电离施主浓度，因而方程右边为正电荷浓度。,.,下面我们就几种具体情形作近似讨论。,(1)本征半导体,此时(1)式成为n=p，即,由此可解得本征费米能级EF(改记为EFi),令,代表禁带中央能量，得,.,一般mk和me具有相同的数量级，故常可将上式右边第二项略去。即对本征半导体有EFiEi,上式表明，本征半导体的费密能级接近禁带中央。此时我们可直接由n=p=ni,得ni2=np(2),故,即,.,式中Eg=EC-EV为禁带宽度。上式中ni对温度的依赖关系主要取决于指数因子，从而得到随着温度上升，本征载流子浓度将急剧增加的结论。这里顺便指出，(2)式不仅适用于本征半导体，事实上，只要是非简并化的情形，即使存在杂质，(2)式仍然成立，这是标志热平衡条件的一个重要的关系式。,.,(2)掺杂半导体,结合（2）式消去n得p(p+ND)=ni2,解得（3）,为明确起见，考虑n型半导体，施主浓度为ND。在室温，我们可以认为杂质全部电离，ND+ND。由电中性条件得n=p+ND+p+ND,.,p0，上式中应取正号。代入（3）式得,通常本征载流子浓度数值较小，满足，此时nND。,当时，上式近似为,若n型半导体中同时掺有受主杂质，并设NDNA。如前所述，一部分数量为NA的施主能级上的电子，从ED跃迁至能量较低的受主能级EA，使施主及受主同时电离，剩下浓度为ND-NA的电子则由热激发跃迁至导带，成为载流子。上式改写成,.,由于n型半导体与p型半导体电子的浓度分别为,同理可写出，p型半导体中当ni(NA-ND)时，载流子浓度p和n为：,.,因此费米能级为,N型半导体,P型半导体,（4）,式中常用禁带中央能级来近似。所以杂质半导体的费米能级可近似为,.,费米能级与掺杂能级的关系,电子占据施主能级上的概率,空穴占据受主能级上的概率,.,.,结论,（1）n型半导体的费米能级在本征费米能级之上；（2）而p型半导体的费米能级在本征费米能级之下。（3）费米能级与温度有关，当温度很高时，载流子主要来源于本征激发，此时费米能级与本征费米能级很接近，都在能带中央附近。,.,例题,设n型硅，掺施主浓，试分别计
人人文库> 全部分类> 教育资料 > 课件下载

温馨提示

  • 1. 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
  • 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
  • 3. 本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
  • 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
  • 5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
  • 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
  • 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。

最新文档

评论

0/150

提交评论