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文档简介

1、,4.1半导体的波段结构,第四章平衡状态的半导体,1 .各向异性模型等能量面是一系列包围的椭球体。2 .各向同性模型,等能量面是一系列包围的球面。极值位于空间原点,能量极值位于位置,指南底部附近,价带顶部附近,指南底部能量,指南底部电子有效质量,价带顶部能量,价带顶部孔有效质量,理想半导体波段模型,2。一般半导体波段结构,1 .Si波段结构,(1)导C分裂波段,(3)间接带隙半导体,带底部和价带顶部不同的K值,2。Ge的频带结构,(1)频带,多极值频带结构,Eg=0.67ev,(2)与价带Si相同,(3) 4。Eg与温度T的关系、负温度系数、材料相关、4.1本晶半导体和杂质半导体、1。本征半导

2、体,杂质和缺陷,本征激发,1。本征这里,价带电子被称为传导带电子的过程,2。带状图,3 .禁止(2)高温杂质半导体,2 .杂质半导体,1 .n型半导体,主要依赖于传导带电子导电的半导体,电子摆脱共价键束缚,价带电子成为传导带电子,(1)逃离杂质,Si,Ge族元素中的P,As,B:杂质在晶体中,并考虑晶体介电常数的影响。始主能级和始主电离,氢原子基态电子的电离能,始主杂质的电离能,杂质,电离能(ev),晶体,2。p型半导体,主要依靠价带孔传导的半导体,(1)主杂质,Si,Ge族元素,(3)主杂质电离能,主能级和主电离,杂质,电离能(ev),晶体,(3)。杂质赔偿,半导体是N型,GaAs中混合的S

3、i或Ge是主要杂质还是主要杂质?半导体为P型,杂质多,但导电带电子和价带空穴少,电性能不好。,4.3热平衡载流子统计分布,1 .热平衡状态,传导带电子源:(1)本征激发的电子(2)逃离杂质电离,价带孔来源:(1)本征发生后价带形成孔(2)主杂质电离价带顶部附近的状态密度,2。状态密度,陶台底部附近的能量函数,状态密度,3。载流子统计分布,1 .电子的统计分布,在热平衡状态下能量为E的量子状态被电子占据的概率,电子的费米分布,电子的波兹曼3。本正半导体,硬平半导体,波兹曼分布函数说明,非纯半导体,本正半导体,N型半导体,P型半导体,满足,4。中平半导体为费米分布函数说明,简化半导体,N型半导体,P型半导体,4 .热平衡载流子浓度,考虑(3)非纯半导体为玻尔兹曼分布,传导带有效态密度,1。传导带电子浓度,2 .价带孔浓度,3。载流子浓度乘积,热平衡状态的非纯半导体的判定式,价带有效状态密度,5。本庭6。杂质半导体的费米能级和载流子浓度,N型:P型B:电子多子,空穴元件,电子元件,空穴多子,1。杂质能级载流子分布函数,(1)试主能级电子分布函数,A 3360试主能级电离,(2)主能级中空穴的分布函数,A 3360非离子主浓度,b 3360电离主浓度,2。n型半导体的费米能级和载流子浓度,计算通用方法:A 3360具有传

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