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07_03_半导体中电子的费密统计分布 —— 半导体电子论 07_03 半导体中电子的费密统计分布 1 半导体载流子 半导体中的电子 —— 服从费密－狄拉克统计 —— 金属中电子的费密能级位于一个导带中 —— 掺杂不太多的半导体__热平衡下 施主电子被激发到导带中__价带中有少量空穴 —— 半导体中电子的费密能级位于带隙之中 且有 电子在导带各能级分布的几率 费密能级位于带隙之中 —— 接近经典玻耳兹曼分布 —— 导带中每个能级上 电子的平均占据数很小 满带中空穴占据的几率 —— 能级不被电子占据的几率 应用 —— 空穴占据状态的能量 E 越低__电子的能量 空穴的能量越高 空穴平均占据数越小__电子占据数越大 满带中空穴占据的几率 —— 半导体中的导带能级和满带能级远离费密能量 —— 导带接近于空的___满带接近于充满 2 费密能级和载流子浓度 导带底附近的能量 满带顶附近的能量 自由电子能态密度 导带底附近 —— 能态密度 满带顶附近 —— 能态密度 —— 导带中电子的浓度 令 —— 有效能级密度 导带电子浓度 —— 单位体积中导电电子数 就是如同导带底 处 个能级所应含有的电子数 有效能级密度 价带空穴浓度 有效能级密度 温度不变 —— 导带中电子越多__空穴越少__反之亦然 3 杂质激发 如果N型半导体主要含有一种施主__施主的能级 __ ED 施主的浓度 __ ND 足够低的温度下 —— 载流子主要来自 施主能级激发到导带的电子 导带中电子数是空的施主能级数 —— 消去 EF 应用 导带中电子数 —— 导带底与施主能级差 施主的电离能 导带中的电子数 温度很低 —— 很少的施主被电离 导带中的电子数 温度足够高 施主几乎全被电离 —— 导带中的电子数接近于施主数 导带中的电子数 P 型半导体 —— 受主的能级位置 __ EA 受主浓度 __ NA 低温下 —— 载流子是从受主能级激发到满带的空穴 满带中空穴的浓度 —— 受主的电离能 足够低的温度下 —— 只有很少的受主被电离 满带中空穴的浓度 4 本征激发 足够高的温度 —— 满带到导带的电子激发 每产生一个电子同时产生一个空穴 —— 带隙宽度 本征激发 —— 随温度变化更为陡峭 测量分析载流子随温度的变化 —— 可确定带隙宽度