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1.电子(空穴)占据施主能级 那么对于施主来说,施主未电离几率(电子占据施主能级的几率) 施主能级要么是有一个电子占据,自旋方向任意,要么就是离化了(和费米分布有点差别) 受主未电离的几率 若施主杂质
那么定量表达式就都有了 若受主浓度
离化的受主杂质 这就是两种杂质的荷电情况 对于杂质半导体我们以N型半导体为主线(N型的处理方式与P型是一样的) 讨论 杂质电离情况与 若 若 做这么几个式子,主要是准备工作 2.N型半导体的载流子浓度?前边我们介绍了本征半导体的载流子浓度,我们怎么求的?
对于常用的半导体来说,费米能级在禁带中线 我们按照相似的思路处理 首先列出N型半导体的电中性条件(在一个N型半导体里面,单位体积正电荷和负电荷总量相等) 一个N型半导体,以电子导电为主,施主离化提供了一些导带电子,施主本来是中性的,离化之后。形成正电中心,对于一个N型半导体,价带电子获得能量跃迁到导带(这个叫本征激发),电子和空穴成对出现,对于一个N型的杂质半导体,导带电子的来源渠道有两个,(杂质离化和本征激发)施主里面,有离化的和非离化的,这样的话,我们可以写电中性条件,
我们想要求出费米能级的解析式,这个式子太过于复杂 这样的一个对N型半导体来说,普遍适用的关系,按照一定条件分段讨论,施主的荷电状态分两种,温度很低,施主一定不能好好电离,在升高就会电离的更多 我们应该根据样品温度区间的不同分段讨论,我们应该从低到高来(1)低温区间,杂质离化的不多,低温弱电离区--------指的是温度极低,杂质离化很少,所对应的温度区间(温度的分界线很模糊,我们可以把每个区间说清楚),条件可以等效成 我们从 费米能级的极大值出现在低温弱电离的情况下(温度非常高,本征激发比施主能级高的多,这个时候变得电子空穴一样多,本征激发为主费米能级跑中间去了),费米能级不是在温度高的时候,就高,电子空穴一样多,费米能级只能在中线,将低温弱电离区得到的费米能级表达式
也就是设定一个温度 (2)中间电离区,温度升高,杂质离化变多,所对应的温度区间 , 在中间电离区,费米能级可以降至 (3)温度继续升高,杂质离化继续增加,90%以上离化,就变成了强电离区,杂质充分电离,杂质充分电离,温度老在这边升高,杂质充分离化,有两种情况(1.本征激发忽略不计 2.温度继续升高,本征激发不可忽略),我们说的强电离区说的是杂质充分电离,本征激发可以忽略不计所对应的温度区间---------半导体器件和集成电路正常工作的区间 电中性条件 此时载流子浓度就出来了 费米能级和电子浓度有一一对应关系,
eg: 室温下的硅,若施主浓度 我们就可以得到 表明相对导带底的距离,这样一看就知道是非简并半导体,N型半导体满足玻尔兹曼分布条件,大于 |
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