半导体物理学第三章（3）.pdf

3 ．4 ．3 补偿情形 E A 在nNA 的很低温度下， 在pN D 的很低温度下. εA N N N − εD ( − ) N N N − v A D kT ( − ) p e c D A kT n e g A N D g D N A E + ln N D −N A N A −N D E kT − ln F D EF EA kT g D N A g A N D 3.4.4 含多能级杂质时的统计 许多杂质在半导体中产生多重能级，它们一般是深 能级。在这一节中我们要说明两个问题： (1) 存在适当数量的反型浅能级杂质如何影响深能级 杂质的统计，并如何利用这种影响来确定深能级的 位置。 (2) 深能级杂质对晶体导电能力的可能影响。 禁带上部的二重施主能级 我们以位于禁带上部的二重能级的施主为例来 说明第一个问题。 如图3.13所示，ED1和ED2分别为所讨论施主的两个能 级。若温度从低温逐渐上升到高温，则电离的过程 是这样的：开始是发生一重电离(ED1上的电子电离) ； 当一重电离完成以后，费米能级降到ED1 以下。温度 继续升高将发生第二重电离。 整个过程中电子浓度的变化将具有图3.15中曲线1的 形式。虽然很容易由曲线的低温部分确定第一重能 级的电离能，但由曲线却很难准确确定第二重能级 的电离能。 但若在样品中掺有适量的受主杂质进行补偿，则 情况可以发生重要变化。设施主浓度为ND ，若所 掺受主浓度为NA ，并有 NDNA2ND (3-4-35) 则第一重能级上的全部电子和第二重能级上的部 分电子将落入受主能级之中，如图3.14所示。电离 将从第二重施主能级开始，就象并不存在第一重 施主能级一样。 容易看出，这种情形就象存在浓度为ND ，电离能为 ε 的单重能级施主，但被浓度为N −N 的受主补偿 D2 A D 一样。于是由补偿情形的式， εD ( − ) − N N N n c D A e kT (3-4-32) g D N A 设简并因子gD2=1，并用NA −ND代替其中的NA ，可 得到