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文档简介

平衡半导体基本概念平衡状态：没有外界影响(如电压、电场、磁场或温度梯度)作用在半导体上的状态。本征半导体：没有杂质原子和缺陷的纯净晶体。载流子：能够参与导电，荷载电流的粒子。电子、空穴。本征半导体中究竟有多少电子和空穴？n0表示导带中平衡电子浓度p0表示价带中平衡空穴浓度本征半导体中有：n0=p0=nini为本征载流子浓度ni的大小与什么因素有关？T、Eg4.1半导体中载流子

4.1.1电子空穴的平衡分布导带电子浓度与价带空穴浓度要计算半导体中的导带电子浓度，必须先要知道导带中能量间隔内有多少个量子态。又因为这些量子态上并不是全部被电子占据，因此还要知道能量为E的量子态被电子占据的几率是多少。将两者相乘后除以体积就得到区间的电子浓度，然后再由导带底至导带顶积分就得到了导带的电子浓度。导带电子的分布价带空穴的分布4.1半导体中载流子电子空穴的平衡分布假设电子空穴有效质量相等，则EF位于禁带中线4.1半导体中载流子4.1.2n0p0的方程热平衡时的电子浓度n0这里假设费米能级始终位于禁带中。积分下限：Ec；积分上限：这里设为无穷大。由于E>EC;EC-EF>>kT所以有E-EF>>kT4.1半导体中载流子4.1.2n0p0的方程引入中间变量，得到为伽马函数，其值为4.1半导体中载流子4.1.2n0p0的方程其中称为导带有效状态密度，因此同理可以得到价带空穴浓度其中称为价带有效状态密度4.1半导体中载流子4.1.2n0p0的方程平衡态半导体导带电子浓度n0和价带空穴浓度p0与温度和费米能级EF的位置有关。其中温度的影响不仅反映在Nc和Nv均正比于T3/2上，影响更大的是指数项；4.1半导体中载流子4.1.3本征载流子浓度本征半导体：本征激发：不含有任何杂质和缺陷。导带电子唯一来源于成对地产生电子－空穴对，因此导带电子浓度就等于价带空穴浓度。本征半导体的电中性条件是qp0-qn0=0即n0=p0=ni本征载流子浓度本征半导体的费米能级称为本征费米能级，EF=EFi。4.1半导体中载流子4.1.3本征载流子浓度上两式相乘有：任何平衡态半导体载流子浓度积n0p0

等于本征载流子浓度ni的平方；对确定的半导体料，受式中Nc和Nv、尤其是指数项exp(-Eg/kT)的影响，本征载流子浓度ni随温度的升高显著上升。平衡态半导体n0p0积与EF无关；对确定半导体，mn*、mp*和Eg确定，n0p0积只与温度有关，与是否掺杂及杂质多少无关；一定温度下，材料不同则mn*、mp*和Eg各不相同，其n0p0积也不相同。温度一定时，对确定的非简并半导体n0p0积恒定；4.1半导体中载流子4.1.3本征载流子浓度公认值会与上式计算

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