刘恩科半导体物理第三章半导体中载流子的统计分布

刘恩科半导体物理第三章半导体中载流子的统计分布

电子状态

• 本征激发/杂质电离
• 载流子复合
• 热平衡载流子
• 电子主要分布在导带底，空穴主要分布在价带顶.
• 重掺杂
  • 施主能级进入导带
  • 受主能级进入价带
  • 杂质能带扩展
    • 禁带变窄效应
      • 简并半导体
• 载流子浓度
  • 本征激发
    • 本征半导体费米能级基本位于禁带中线
    • 一定温度下非简并半导体热平衡载流子浓度乘积等于本征载流子浓度的平方
    • 半导体纯度很难达到只有本征载流子的程度
    • 本征载流子浓度随温度升高迅速增加
      • 半导体器件极限工作温度与禁带宽度有关
        • Si: 520K
        • Ge: 370K
        • GaAs: 720K
          • 适合大功率器件
  • 杂质电离
    • 杂质能级与费米能级的相对位置决定电子和空穴占据杂质能级情况
    • 费米能级和载流子浓度取决于温度和杂质浓度
      • 高温本征激发区
      • 过渡区
      • 强电离区
      • 中间电离区
      • 低温弱电离区
• E-Ef>>k0T
• 载流子浓度乘积
  • 只和温度有关，和杂质无关
  • 热平衡状态下，电子浓度和空穴浓度的乘积一定
• 玻尔兹曼分布
• 费米分布函数
  • 费米能级：电子海洋水平面