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文档简介

1、半导体中的载流子半导体中的载流子杂质电离能与杂质补偿 晶体中存在杂质时，在禁带中出现的能级： 由于杂质替代母体晶体原子后改变了晶体的局部势场，使一部分电子能级从许可带中分离出来。 例如，ND个施主的存在使得导带中有ND个能级下移到ED处； NA个受主的存在则使得NA个能级从价带上移至EA处。 杂质能级是因为破坏了晶格的周期性引起的。类氢模型 晶体中掺入与基质原子只差一个价电子的杂质原子并形成替位式杂质时，其影响可看作是在周期性结构的均匀背景下叠加了一个“原子”，这个原子只有一个正电荷和一个负电荷，与氢相似，可借用氢原子能级公式处理。 引入修正： 1.考虑晶格的周期性，用有效质量m*代替惯性质量

2、m0。 2.考虑介质极化的影响，用介质的介电常数代替真空介电常数。 杂质电离能可写为： 其中， 为氢原子的基态电离能； 为母体的相对介电常数。 这一数值与实验结果一致。浅能级：电离能很小，距能带边缘（导带底或价带顶）很近的杂质能级。深能级：电离能较大，距能带边缘较远，而比价接近禁带中央。杂质具有施主或受主的性质，在禁带中引入杂质能级。 除去杂质原子外，其他晶格结构上的缺陷也可以引进禁带中的能级。杂质补偿 一块半导体中同时存在两种类型的杂质，这时半导体的类型主要取决于掺杂浓度高的杂质。 例如，Si中P的浓度大于B的浓度，则表现为N型半导体。 杂质补偿作用：半导体中同时存在施主杂质和受主杂质，施主

3、和受主之间相互抵消的作用。常温下，半导体的导电性质主要取决于掺杂水平；高温下，本征激发占主导地位。NP。 杂质提供的载流子数基本不变，而本征激发的载流子浓度迅速增加。 载流子的浓度与温度及掺杂情况密切相关。 固体能带是由大量的、不连续的能级组成的。每一量子态都对应于一定的能级。在热平衡下，能量为E的状态被电子占据的几率为： 电子遵循费米-狄拉克（Fermi-Dirac）统计分布规律。费米分布函数BB 在绝对零度时： EEF时，f(E)=0； E=EF时，f(E)发生突变。 在温度很低时： 表示在费米能级，被电子填充的几率和不被电子填充的几率是相等的。波尔兹曼（Boltzmann）分布函数当E-EFkBT时,BBBB 费米分布函数或玻尔兹曼函数本身并不给出某一能量的电子数，只给出某一能态被电子占据的概率。 为了确定某一能量的电子数，必须知道该能量处的能态数： 定义单位体积，单位能量间隔的量子态数（即状态密度）为g（E）。 则在能带中能量E与E+dE之间的能量间隔dE内的量子态数为g（E）dE。 此能量范围内的电子数为： dn=g(E)f(E)dE平衡态下的导带电子浓度和价带空穴浓度 设导带具有球形

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