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文档简介
费米能级和载流子的统计分布2024/5/172费米能级和载流子的统计分布定义：导带有效状态密度热平衡下，导带电子浓度不是一个常数，而是温度的函数2024/5/173费米能级和载流子的统计分布价带空穴浓度价带有效状态密度2024/5/174费米能级和载流子的统计分布载流子浓度的乘积只与mn*、mp*、Eg和T有关，与EF和掺杂浓度无关。材料参数无论本征半导体，还是杂质半导体，只要是热平衡下的非简并半导体，都适用。2024/5/175费米能级和载流子的统计分布两个结论：1.当材料一定时，n0、p0随EF和T而变化；2.当温度T一定时，n0×p0仅仅与材料相关。2024/5/1761.本征载流子浓度ni没有杂质、没有缺陷的半导体，其费米能级和载流子浓度只由材料的本征性质决定，故称为本征半导体。本征半导体的电中性条件将Nc、Nv代入2024/5/177ni与禁带宽度Egni与温度T测量值2024/5/178注意：对于某种特定半导体，T确定，ni也确定。室温下：斜率极限工作温度Si：520KGe：320KGaAs：720K“高温”半导体2024/5/179本征载流子浓度的意义可作为判断半导体材料的热平衡条件。当半导体处于热平衡时，载流子浓度的乘积n0×p0保持恒定，如果电子的浓度增加，则空穴的浓度要减少；反之亦然。
——针对非简并半导体而言因此，若已知ni和一种载流子浓度，则可根据上式求出另一种载流子浓度。2024/5/1710本征半导体费米能级的位置由电中性条件本征半导体的费米能级Ei基本位于禁带中线处2024/5/1711本征费米能级位于禁带中线处，满足n0＝p0的关系。但是由于导带有效状态密度Nc和价带有效状态密度Nv中分别含有电子状态密度有效质量mdn和价带空穴状态密度有效质量mdp。由于两者数值上的差异，使本征半导体的费米能级偏离禁带中央。如果费米能级偏离禁带中线很小，可以认为费米能级基本上位于禁带中央。2024/5/1712
杂质能级上的电子和空穴杂质能级的分布函数：电子或空穴占据杂质能级的几率能带中
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