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知识总结。

第三章 半导体中载流子的统计分布

• 名词解释题
  • 状态密度
    • 在能带中能量E附近每单位能量间隔内的量子态数
  • 费米能级
    • 绝对零度时，电子系统中电子占据的最高能级
  • 费米分布函数
    • 一个能量为E的独立电子态被一个电子占据的几率
  • 简并性系统
    • 服从费米统计率的电子系统
  • 非简并性系统
    • 服从玻尔兹曼统计率的电子系统
  • 低温载流子的冻析效应
    • 温度低于100K时，施主杂质只有部分电离，尚有部分载流子被冻析在杂质能级上，对导电没有贡献。
  • 杂质能带
    • 在简并半导体中，杂质原子相互间比较靠近，导致杂质原子之间电子波函数发生交叠，使孤立的杂质能级扩展为能带，称为杂质能级。
  • 杂质带导电
    • 杂质能带中的电子通过在杂质原子之间的共有化运动参加导电的现象
  • 禁带变窄效应
    • 杂质能带进入导带或价带，并与导带或价带相连，形成新的简并能带，使能带的状态密度发生了变化，导致禁带宽度由Eg减小为Eg'，所以重掺杂时禁带宽度变窄。
• 简答题
  • 杂质能级和能带中的能级的区别
    • 1.能带中的能级可以容纳自旋方向相反的两个电子 2.施主杂质能级只能是： ①被一个由任一自旋方向的电子所占据 ②不接受电子
  • 简并化条件
• 推导题
  • 导带底附近、价带顶附近的状态密度的推导
    • 导带底附近的状态密度
    • 价带顶附近的空穴密度
  • 导带电子浓度、价带空穴浓度的推导
    • 导带电子浓度
    • 价带空穴浓度
  • 本征载流子浓度的推导
• 画图题
  • 不同温度下的费米分布函数曲线
  • 不同类型掺杂半导体的费米能级
• 必背公式
  • 状态密度
    • 导带底
    • 价带顶
  • 费米分布函数
  • 载流子浓度
    • 导带电子浓度
    • 价带空穴浓度
  • 本征半导体
    • 电中性条件
    • 热平衡条件
  • 杂质能级的分布函数
    • 电子占据施主能级的概率
    • 空穴占据受主能级的概率
  • 施主浓度
    • 施主能级上的电子浓度 （未电离的施主浓度）
    • 电离施主浓度
  • 受主浓度
    • 受主能级上的空穴浓度 (未电离的受主浓度)
    • 电离受主浓度
  • 不同温度范围 半导体的电中性条件和载流子浓度 （以n型半导体为例）
    • 低温弱电离区
    • 中间电离区
    • 强电离区
      • 强电离：大部分杂质都电离
      • 饱和区 （施主杂质全部电离）
        • 饱和区掺杂浓度范围
      • D-：未电离施主占施主杂质数的百分比 （若施主全部电离的标准为90％，则D-≈10％）
    • 过渡区
    • 高温本征激发区
  • 含有施主杂质的p型半导体
  • 费米能级位置
    • n型
    • p型