半導(dǎo)體物理5ppt課件

半導(dǎo)體物理學(xué),10/27/2015,1,學(xué)習(xí)交流PPT,課程大綱,13.非晶態(tài)半導(dǎo)體,2,學(xué)習(xí)交流PPT,費米分布函數(shù),在熱平衡狀態(tài)下，電子按能量大小具有一定的統(tǒng)計分布規(guī)律性。根據(jù)量子統(tǒng)計理論，服從泡利不相容原理的電子遵循費米統(tǒng)計律對于能量為E的一個量子態(tài)被一個電子占據(jù)的概率為稱為電子的費米分布函數(shù)，在熱平衡狀態(tài)下，電子在允許的量子態(tài)上如何分布的一個統(tǒng)計分布函數(shù)空穴的費米分布函數(shù),3,學(xué)習(xí)交流PPT,費米分布函數(shù),稱為費米能級或費米能量溫度導(dǎo)電類型雜質(zhì)含量能量零點的選取費米能級的物理意義：,在一定溫度下，只要EF確定，電子在量子態(tài)上的統(tǒng)計分布就確定了。,半導(dǎo)體中能帶內(nèi)所有量子態(tài)中被電子占據(jù)的量子態(tài)數(shù)=電子總數(shù)N,EF的確定,4,學(xué)習(xí)交流PPT,代表系統(tǒng)化學(xué)勢，F(xiàn)是系統(tǒng)自由能當(dāng)系統(tǒng)處于熱平衡狀態(tài)，也不對外做功時，系統(tǒng)中增加一個電子引起的自由能的變化，等于系統(tǒng)的化學(xué)勢，也等于系統(tǒng)的EF；是電子填充能級水平的標(biāo)志處于熱平衡狀態(tài)的電子系統(tǒng)有統(tǒng)一的化學(xué)勢也就有統(tǒng)一的EF,半導(dǎo)體中大量電子可以看成一個熱力學(xué)系統(tǒng),5,學(xué)習(xí)交流PPT,費米分布函數(shù)的特性,當(dāng)時若，則若，則在熱力學(xué)溫度為0度時，費米能級可看成量子態(tài)是否被電子占據(jù)的一個界限當(dāng)時若，則若，則若，則當(dāng)TOK時候，費米能級是量子態(tài)基本上被電子占據(jù)或基本上是空的一個標(biāo)志,6,學(xué)習(xí)交流PPT,T，1)電子占據(jù)EF能級以下的概率，但是1/22)電子占據(jù)EF能級以上的概率，但是,9,學(xué)習(xí)交流PPT,玻爾茲曼分布函數(shù),當(dāng)時，由于，所以費米分布函數(shù)轉(zhuǎn)化為在E-EFK0T處，量子態(tài)被電子占據(jù)的概率很小。在一定溫度下，電子占據(jù)能量E的量子態(tài)的概率由指數(shù)因子確定。稱為電子的玻爾茲曼分布函數(shù),10,學(xué)習(xí)交流PPT,玻爾茲曼分布函數(shù),空穴的玻爾茲曼分布函數(shù),Ef-EK0T,分母1省去，空穴占據(jù)能量遠低于EF的量子態(tài)的幾率很小，這些量子態(tài)幾乎都被電子占據(jù)了。,11,學(xué)習(xí)交流PPT,導(dǎo)帶中的電子濃度,前提：能帶中的能級連續(xù)分布，將能帶分成一個個很小的能級來處理。,12,學(xué)習(xí)交流PPT,導(dǎo)帶中的電子濃度,在導(dǎo)帶上的間有個量子態(tài)，也就有個電子從導(dǎo)帶底到導(dǎo)帶頂對進行積分，得到能帶中的電子總數(shù)，除以半導(dǎo)體體積，就得到了導(dǎo)帶中的電子濃度,13,學(xué)習(xí)交流PPT,導(dǎo)帶中的電子濃度,14,學(xué)習(xí)交流PPT,導(dǎo)帶中的電子濃度,導(dǎo)帶寬度的典型值一般，所以eV，積分上限改為并不影響結(jié)果。由此可得導(dǎo)帶中電子濃度為,15,學(xué)習(xí)交流PPT,Nc正比于T2/3，是溫度的函數(shù)，導(dǎo)帶的有效狀態(tài)密度在非簡并情況下，導(dǎo)帶中所有能夠被電子占據(jù)的量子態(tài)數(shù)好像都集中在Ec這一位置上，其狀態(tài)密度為Nc，導(dǎo)帶中電子的密度也就是Nc中被電子占據(jù)的那部分量子態(tài)數(shù)目。,電子占據(jù)能量為Ec的量子態(tài)的概率,16,學(xué)習(xí)交流PPT,價帶中的空穴濃度P0,同理得價帶中的空穴濃度,Nv正比于T2/3，是溫度的函數(shù)，價帶的有效狀態(tài)密度在非簡并情況下，價帶中所有能夠被空穴占據(jù)的量子態(tài)數(shù)好像都集中在Ev這一位置上，其狀態(tài)密度為Nv，價帶中空穴的密度也就是Nv中被空穴占據(jù)的那部分量子態(tài)數(shù)目。,空穴占據(jù)能量為Ev的量子態(tài)的概率,17,學(xué)習(xí)交流PPT,N0,p0隨溫度和EF的變化而變化。1）Nv，NC正比于T2/3隨溫度而迅速變化EF也與溫度有關(guān)。在一定溫度下，N0,p0隨雜質(zhì)數(shù)量與類型的變化而變化,18,學(xué)習(xí)交流PPT,載流子濃度乘積,濃度乘積與EF無關(guān)，只取決于溫度熱平衡狀態(tài)下的非簡并半導(dǎo)體中，在一定的溫度下，乘積是一定的，如果電子濃度增大，空穴濃度就會減??；反之亦然,19,學(xué)習(xí)交流PPT,本征半導(dǎo)體載流子濃度,本征半導(dǎo)體無任何雜質(zhì)和缺陷的半導(dǎo)體,電中性條件,20,學(xué)習(xí)交流PPT,本征費米能級,電中性方程,電中性條件,21,學(xué)習(xí)交流PPT,本征載流子濃度ni,1）在一定溫度下，任何非簡并半導(dǎo)體的熱平衡在流子濃度乘積等于該溫度下ni的平方2）既適用于本征半導(dǎo)體，也適用于非簡并的雜質(zhì)半導(dǎo)體,T,ni；T不變，Eg,ni,非簡并半導(dǎo)體熱平衡下載流子濃度,？,22,學(xué)習(xí)交流PPT,23,學(xué)習(xí)交流PPT,T一定，Eg，niEg一定，T,ni,24,學(xué)習(xí)交流PPT,雜質(zhì)半導(dǎo)體的載流子濃度,雜質(zhì)能級的占據(jù)幾率,能帶中的電子是作共有化運動的電子,它們的運動范圍延伸到整個晶體,與電子空間運動對應(yīng)的每個能級,存在自旋相反的兩個量子態(tài).由于電子之間的作用很微弱,電子占據(jù)這兩個量子態(tài)是相互獨立的.能帶中的電子在狀態(tài)中的分布是服從費米分布的.,25,學(xué)習(xí)交流PPT,雜質(zhì)能級上的電子態(tài)與上述情形不同,它們是束縛的局部化量子態(tài).以類氫施主為例,當(dāng)雜質(zhì)能級未被占據(jù)時,由于電子自旋方向的不同而可以有兩種方式占據(jù)狀態(tài),但是一旦有一個電子以某種自旋方式占據(jù)了該能級,就不再可能有第二個電子占據(jù)另一種自旋狀態(tài).因為在施主俘獲一個電子之后,靜電力將把另一個自旋狀態(tài)提到很高的能量,(因為電子態(tài)是局域化的，電子間相互作用很強）。雜質(zhì)能級是二度簡并的能級，該能級被一個電子占據(jù)之后，其自旋相反的另一個狀態(tài)就不復(fù)存在。不能用費米分布函數(shù)來確定電子占據(jù)施主能級的幾率.,26,學(xué)習(xí)交流PPT,27,學(xué)習(xí)交流PPT,雜質(zhì)能級上電子和空穴的占據(jù)幾率：,施主能級的兩種狀態(tài)：被電子占據(jù)，對應(yīng)施主未電離；不被電子占據(jù)，對應(yīng)施主電離態(tài)。,施主能級Ed被電子占據(jù)的幾率fD(E)（施主未電離幾率）,施主能級Ed不被電子占據(jù)即施主電離的幾率為,式中g(shù)D是施主能級的基態(tài)簡并度，gA是受主能級的基態(tài)簡并度，通常稱為簡并因子，對硅、鍺、砷化鎵等材料，gd=2，gA=4,28,學(xué)習(xí)交流PPT,受主能級被空穴占據(jù)即受主未電離幾率fA(E),受主能級不被空穴占據(jù)即受主電離幾率(受主電離態(tài)),（2）受主能級的兩種狀態(tài)：未被電子占據(jù)，相當(dāng)于被空穴占據(jù)，即受主未電離；被電子占據(jù)，相當(dāng)于失去空穴，即受主電離態(tài)。,29,學(xué)習(xí)交流PPT,施主能級上的電子濃度nD為,施主上有電子占據(jù)時,它們是電中性的,所以nD也就是中性施主濃度(或稱未電離的施主濃度).,電離施主濃度,也就是能級空著的施主濃度（正電中心濃度）,可以寫為,ND:施主濃度雜質(zhì)的量子態(tài)濃度,30,學(xué)習(xí)交流PPT,受主能級上的空穴濃度pA為,受主上沒有接受電子時,它們是電中性的,所以pA也就是中性受主濃度(或稱未電離的受主濃度).電離受主濃度,也就是能級被電子占據(jù)的受主濃度,(負電中心）可以寫為,式中g(shù)d是施主能級的基態(tài)簡并度，gA是受主能級的基態(tài)簡并度，通常稱為簡并因子，對硅、鍺、砷化鎵等材料，gd=2，gA=4,31,學(xué)習(xí)交流PPT,1)ED-EFK0TnD=0,n+D=ND,施主全部電離2)ED-EFK0T,EF遠在ED之上，施主雜質(zhì)沒有電離3）ED=EF,gd=21/3電離，2/3未電離,32,學(xué)習(xí)交流PPT,EF遠在EA之上，EF遠在EA之下，EF=EA，ga=4，,全部電離,沒有電離,1/5電離，4/5沒有電離,33,學(xué)習(xí)交流PPT,n型半導(dǎo)體的載流子濃度,只含一種施主雜質(zhì)的N型半導(dǎo)體(其能級分布如圖所示)中，除了電子由價帶躍遷到導(dǎo)帶的本征激發(fā)之外，還存在施主能級上的電子激發(fā)到導(dǎo)帶的過程，即雜質(zhì)電離.,本征激發(fā)：Eg雜質(zhì)電離：EI,多子：電子少子：空穴,34,學(xué)習(xí)交流PPT,雜質(zhì)電離和本征激發(fā)是發(fā)生在不同的溫度范圍.在低溫下，主要是電子由施主能級激發(fā)到導(dǎo)帶的雜質(zhì)電離過程.只有在足夠高的溫度下,本征激發(fā)才成為載流子的主要來源.,若同時考慮本征激發(fā)和雜質(zhì)電離,電中性條件為：（單位體積中的）負電荷數(shù)正電荷數(shù),所以,理論上從上式中可以解出費米能級，但形式比較復(fù)雜，下面分不同溫度范圍進行討論：,35,學(xué)習(xí)交流PPT,低溫弱電離（溫度很低時TND，上式右端的第二項是負的.在一定溫度T時，ND越大，EF就越向?qū)Э拷?。而ND一定，隨著溫度的升高,EF與導(dǎo)帶底EC的距離增大，向Ei靠近。（參考書中圖3-10）,強電離區(qū)導(dǎo)帶電子濃度,強電離區(qū)費米能級,41,學(xué)習(xí)交流PPT,強電離區(qū)的載流子濃度直接由電中性條件給出，可見n型半導(dǎo)體的多數(shù)載流子濃度與溫度無關(guān)，導(dǎo)帶電子濃度就等于施主濃度這就是說，施主雜質(zhì)已經(jīng)全部電離，又通常稱這種情況為雜質(zhì)飽和電離這一區(qū)間內(nèi)，半導(dǎo)體的載流子濃度基本與溫度無關(guān)，所以強電離區(qū)是一般半導(dǎo)體器件的工作溫區(qū)。在飽和電離情況下，導(dǎo)帶中的電子主要來自施主，從價帶激發(fā)到導(dǎo)帶的電子可以忽略，但其留下了空穴，利用np=ni2,可以求出空穴濃度,42,學(xué)習(xí)交流PPT,的型硅()中,室溫下施主基本上全部電離，,例：在施主濃度為,對于型半導(dǎo)體，導(dǎo)中的電子被稱為多數(shù)載流子（多子），價帶中的空穴被稱為少數(shù)載流子（少子）對于型半導(dǎo)體則相反少子的數(shù)量雖然很少，但它們在器件工作中卻起著極其重要的作用半導(dǎo)體材料是否處于飽和電離區(qū)，除了與材料所處的溫度有關(guān)外，還與雜質(zhì)濃度有很大關(guān)系。一般來說，雜質(zhì)濃度越高，達到全部電離的溫度就越高。要使材料處于飽和電離，雜質(zhì)濃度應(yīng)有上下限。（注意相關(guān)計算）,則,43,學(xué)習(xí)交流PPT,關(guān)于飽和電離區(qū)的雜質(zhì)濃度范圍的計算：（a）雜質(zhì)基本上全部電離的條件施主雜質(zhì)基本上全部電離,意味著未電離施主濃度遠小于施主濃度,即ndNd和p0Nd這時，電中性條件變成n0=p0，這種情況與未摻雜的本征半導(dǎo)體類似，稱為雜質(zhì)半導(dǎo)體進入高溫本征激發(fā)區(qū)雜質(zhì)濃度越高，進入本征激發(fā)區(qū)溫度越高。,48,學(xué)習(xí)交流PPT,綜上：雜質(zhì)半導(dǎo)體中載流子濃度隨溫度變化的規(guī)律，從低溫到高溫大致可分為四個區(qū)域，即雜質(zhì)弱電離區(qū)，雜質(zhì)強電離區(qū)(飽和區(qū)),過渡區(qū)和本征激發(fā)區(qū),在低溫下，電子濃度隨溫度升高而增加，到100K,雜質(zhì)全部電離，高于500K，本征激發(fā)開始。100-500K,雜質(zhì)全部電離，載流子濃度=雜質(zhì)濃度,49,學(xué)習(xí)交流PPT,P型半導(dǎo)體載流子濃度（1）雜質(zhì)弱電離,（2）強電離（飽和區(qū)）,50,學(xué)習(xí)交流PPT,過渡區(qū)本征激發(fā),51,學(xué)習(xí)交流PPT,費米能級與雜質(zhì)濃度和溫度的關(guān)系,雜質(zhì)濃度一定時，費米能級隨溫度的變化關(guān)系,對于雜質(zhì)濃度一定的半導(dǎo)體，隨著溫度的升高，載流子則是從雜質(zhì)電離為主要來源過渡到以本征激發(fā)為主要來源的過程，相應(yīng)地費米能級從雜質(zhì)能級附近逐漸移近禁帶中線處。,52,學(xué)習(xí)交流PPT,對于N型半導(dǎo)體,當(dāng)雜質(zhì)濃度一定時，隨著溫度的升高，費米能級從施主能級以上移動到施主能級以下，最終下降到禁帶中線處；對于P型半導(dǎo)體,當(dāng)雜質(zhì)濃度一定時，隨著溫度的升高，費米能級從受主能級以下逐漸上升到禁帶中線處。,53,學(xué)習(xí)交流PPT,當(dāng)溫度一定時，費米能級隨雜質(zhì)濃度的變化關(guān)系當(dāng)溫度一定時，費米能級的位置由雜質(zhì)濃度所決定，如下圖所示。,費米能級與雜質(zhì)濃度和溫度的關(guān)系,54,學(xué)習(xí)交流PPT,對于N型半導(dǎo)體,費米能級位于禁帶中線以上，在同一溫度下,施主濃度越大，費米能級的位置越高,由禁帶中線逐漸向?qū)У卓拷?。對于P型半導(dǎo)體,費米能級位于禁帶中線以下，在同一溫度下，受主濃度越大,費米能級的位置越低,由禁帶中線逐漸向價帶頂靠近。,由上可知，當(dāng)溫度一定時，費米能級隨雜質(zhì)濃度的變化的規(guī)律如下：,55,學(xué)習(xí)交流PPT,一般情況下的載流子統(tǒng)計分布,電中性條件同時含有一種施主雜質(zhì)和一種受主雜質(zhì)情況下的電中性條件為,這樣的半導(dǎo)體中存在雜質(zhì)補償現(xiàn)象，即使在極低的溫度下,濃度小的雜質(zhì)也全部是電離的,這使得電中性條件中的nD或pA項為零.,56,學(xué)習(xí)交流PPT,在NDNA的半導(dǎo)體中全部受主都是電離的,電中性條件簡化為,在雜質(zhì)電離的溫度范圍內(nèi),導(dǎo)帶電子全部來自電離的施主,在施主能級上和在導(dǎo)帶中總的電子濃度是Nd-Na,這種半導(dǎo)體稱為部分補償?shù)陌雽?dǎo)體.Nd-Na稱為有效的施主濃度，其與只含一種施主雜質(zhì)，施主濃度為Nd-Na的半導(dǎo)體類似。,57,學(xué)習(xí)交流PPT,在NAND的P型半導(dǎo)體中全部施主都是電離的,電中性條件簡化為,在Na=Nd的半導(dǎo)體中全部施主上的電子剛好使所有的受主電離,能帶中的載流子只能由本征激發(fā)產(chǎn)生，這種半導(dǎo)體被稱為完全補償?shù)陌雽?dǎo)體。,這種情況同只含一種受主雜質(zhì)，雜質(zhì)濃度為NA-ND的情況一樣。,58,學(xué)習(xí)交流PPT,N型半導(dǎo)體(NDNA),雜質(zhì)弱電離情況下：NDNA，則受主完全電離，pA=0由于本征激發(fā)可以忽略，則電中性條件為,則,59,學(xué)習(xí)交流PPT,或改寫為,在非簡并情況下,有,式中Ec-Ed是施主電離能。此式就是半導(dǎo)體處于雜質(zhì)電離區(qū)的電子濃度方程.,60,學(xué)習(xí)交流PPT,討論:極低溫區(qū)電離情況，假定NDNA,在極低的溫度下，電離施主提供的電子，除了填滿NA個受主以外，激發(fā)到導(dǎo)帶的電子只是極少數(shù)，即n0NA，于是有,將其代入電子濃度公式中，得出費米能級EF為,在這種情況下，當(dāng)溫度趨向于0K時，EF與ED重合。在極低的溫度范圍內(nèi)，隨著溫度的升高，費米能級線性地上升.,61,學(xué)習(xí)交流PPT,這種情況與只含一種施主雜質(zhì)ND-NA時一致，這種條件下，施主主要是向?qū)峁╇娮樱倭渴苤鞯淖饔每梢院雎?，此時費米能級也在施主能級ED之上變化。,當(dāng)溫度繼續(xù)上升,進入NAnNA),63,學(xué)習(xí)交流PPT,這種情況與只含一種施主雜質(zhì)ND-NA時一致，這種條件下，施主主要是向?qū)峁╇娮樱倭渴苤鞯淖饔每梢院雎?，此時費米能級也在施主能級ED之上變化。,當(dāng)溫度繼續(xù)上升,進入NAnNA),66,學(xué)習(xí)交流PPT,此時的費米能級為：EF在施主能級ED之下，隨著溫度升高不斷向Ei靠近。,高溫本征激發(fā)區(qū)（本征區(qū)）：當(dāng)溫度很高時，本征激發(fā)成為產(chǎn)生載流子的主要來源，半導(dǎo)體進入本征區(qū)，此時費米能級EF=Ei。載流子濃度為：,N型半導(dǎo)體(NDNA),67,學(xué)習(xí)交流PPT,對于同時含有受主雜質(zhì)和施主雜質(zhì)的P型半導(dǎo)體，分析方法與上面完全相同下面列出其不同溫度區(qū)域內(nèi)的計算公式：空穴濃度方程,低溫雜質(zhì)弱電離區(qū),極低溫：,P型半導(dǎo)體(NAND),68,學(xué)習(xí)交流PPT,溫度升高使：,飽和電離區(qū),載流子濃度為：,費米能級為：,69,學(xué)習(xí)交流PPT,過渡區(qū)：,載流子濃度為：,費米能級為：,高溫本征激發(fā)區(qū)：,70,學(xué)習(xí)交流PPT,非簡并半導(dǎo)體和簡并半導(dǎo)體非簡并半導(dǎo)體：指導(dǎo)帶電子或價帶空穴數(shù)量少，載流子在能級上的分布可以用波爾茲曼分布描述的半導(dǎo)體，其特征是費米能級EF處于禁帶之中，并且遠離導(dǎo)帶底Ec和價帶頂Ev。簡并半導(dǎo)體：是指導(dǎo)帶電子或價帶空穴數(shù)量很多，載流子在能級上的分布只能用費米分布來描述的半導(dǎo)體，其特征是EF接近于Ec或Ev，或者EF進入導(dǎo)帶或價帶之中。,71,學(xué)習(xí)交流PPT,簡并半導(dǎo)體,非簡并情況下，EF位于離開能帶邊較遠的禁帶中，分布函數(shù)可以用Boltzman分布函數(shù)近似表示。但有時候費米能級會接近帶邊甚至進入能帶中如：在只含施主雜質(zhì)的N型半導(dǎo)體中，在低溫弱電離區(qū)，費米能級隨溫度的增加而上升到一極大值，然后逐漸下降如果此值超過了導(dǎo)帶底，則在費米能級達到極大值前后的一段溫度范圍內(nèi)，半導(dǎo)體的費米能級實際上是進入了導(dǎo)帶這種情況必須用費米分布函數(shù)來分析導(dǎo)帶中的電子或價帶中的空穴的統(tǒng)計分布問題，稱為載流子的簡并化，發(fā)生載流子簡并化的半導(dǎo)體稱為簡并半導(dǎo)體本節(jié)我們就來討論載流子簡并化對載流子分布的影響：,72,學(xué)習(xí)交流PPT,簡并半導(dǎo)體的載流子濃度,求解簡并半導(dǎo)體的載流子濃度的思路和前面非簡并半導(dǎo)體中載流子濃度的求解一樣。導(dǎo)帶電子濃度,引入無量綱的變數(shù),和簡約費米能級,73,學(xué)習(xí)交流PPT,再利用Nc的表達式，導(dǎo)帶電子濃度為,同理可得：價帶空穴濃度,其中的稱為費米積分。,74,學(xué)習(xí)交流PPT,簡并化條件,對N型半導(dǎo)體,可以把EF與EC的相對位置作為區(qū)分簡并化與非簡并的標(biāo)準(zhǔn)，即簡并化條件。如:對P型半導(dǎo)體則以EF與EV的相對位置作為簡并化條件。,非簡并,當(dāng)溫度一定時，根據(jù)給定的簡并化條件，可以計算半導(dǎo)體達到簡并化時對摻雜濃度的要求。當(dāng)摻雜濃度超過一定數(shù)量時，載流子開始簡并化的現(xiàn)象稱為重摻雜。,弱簡并,簡并,75,學(xué)習(xí)交流PPT,低溫載流子凍析效應(yīng)、禁帶變窄效應(yīng)低溫載流子凍析效應(yīng)對含有雜質(zhì)的半導(dǎo)體，當(dāng)溫度低于某一溫度時，雜質(zhì)只有部分電離，尚有部分載流子被凍析在雜質(zhì)能級上，對導(dǎo)電沒有貢獻，這種現(xiàn)象成為低溫載流子凍析效應(yīng)。當(dāng)半導(dǎo)體中摻雜濃度較高時，低溫下半導(dǎo)體可以處于簡并狀態(tài)。,76,學(xué)習(xí)交流PPT,簡并半導(dǎo)體,非簡并情況下，EF位于離開能帶邊較遠的禁帶中，分布函數(shù)可以用Boltzman分布函數(shù)近似表示。但有時候費米能級會接近帶邊甚至進入能帶中如：在只含施主雜質(zhì)的N型半導(dǎo)體中，在低溫弱電離區(qū)，費米能級隨溫度的增加而上升到一極大值，然后逐漸下降如果此值超過了導(dǎo)帶底，則在費米能級達到極大值前后的一段溫度范圍內(nèi)，半導(dǎo)體的費米能級實際上是進入了導(dǎo)帶這種情況必須用費米分布函數(shù)來分析導(dǎo)帶中的電子或價帶中的空穴的統(tǒng)計分布問題，稱為載流子的簡并化，發(fā)生載流子簡并化的半導(dǎo)體稱為簡并半導(dǎo)體本節(jié)我們就來討論載流子簡并化對載流子分布的影響：,77,學(xué)習(xí)交流PPT,簡并半導(dǎo)體的載流子濃度,求解簡并半導(dǎo)體的載流子濃度的思路和前面非簡并半導(dǎo)體中載流子濃度的求解一樣。導(dǎo)帶電子濃度,引入無量綱的變數(shù),和簡約費米能級,78,學(xué)習(xí)交流PPT,再利用Nc的表達式，導(dǎo)帶電子濃度為,同理可得：價帶空穴濃度,其中的稱為費米積分。,79,學(xué)習(xí)交流PPT,簡并化條件,對N型半導(dǎo)體,可以把EF與EC的相對位置作為區(qū)分簡并化與非簡并的標(biāo)準(zhǔn)，即簡并化條件。如:對P型半導(dǎo)體則以EF與EV的相對位置作為簡并化條件。,非簡并,當(dāng)溫度一定時，根據(jù)給定的簡并化條件，可以計算半導(dǎo)體達到簡并化時對摻雜濃度的要求。當(dāng)摻雜濃度超過一定數(shù)量時，載流子開始簡并化的現(xiàn)象稱為重摻雜。,弱簡并,簡并,80,學(xué)習(xí)交流PPT,低溫載流子凍析效應(yīng)、禁帶變窄效應(yīng)低溫載流子凍析效應(yīng)對含有雜質(zhì)的半導(dǎo)體，當(dāng)溫度低于某一溫度時，雜質(zhì)只有部分電離，尚有部分載流子被凍析在雜質(zhì)能級上，對導(dǎo)電沒有貢獻，這種現(xiàn)象成為低溫載流子凍析效應(yīng)。當(dāng)半導(dǎo)體中摻雜濃度較高時，低溫下半導(dǎo)體可以處于簡并狀態(tài)。,8