文档介绍：3 本征半导体的载流子浓度
1、  本征半导体费米能级
在热平衡状态下,由于电子和空穴成对产生,导带中的电子浓度应等于价带中的空穴浓度= ,其负电荷与正电荷相等,半导体是电中性的
2、  本征半导体的载流子浓度
本征载流子浓度与温度和价带宽度有关。温度升高时,本征载流子浓度迅速增加;不同的半导体材料,在同一温度下,禁带宽度越大,本征载流子浓度越小。
——本征载流子浓度
:为禁带宽度
可见: ●温度一定时, 大的材料, 小
●对同一材料, 随温度T按指数关系
上升
一定温度下,任何非简并半导体的热平衡载流子的浓度的乘积对于该温度时的本征载流子的浓度的平方,即,与所含杂质无关。
而且,此式不仅适用于本征半导体材料,而且也适用于非简并的杂质半导体材料。
半导体材料制成的器件都有一定的极限工作温度,这个工作温度受本征载流子浓度制约:一般半导体器件中,载流子主要来源于杂质电离,而将本征激发忽略不计。在本征载流子浓度没有超过杂质电离所提供的载流子浓度的温度范围,如果杂质全部电离,载流子浓度是一定的,器件就能稳定工作。但是随着温度的升高,本征载流子浓度迅速地增加。
例如在室温附近,纯硅的温度每升高8K左右,本征载流子的浓度就增加约一倍。而纯锗的温度每升高12K左右,本征载流子的浓度就增加约一倍。当温度足够高时,本征激发占主要地位,器件将不能正常工作。因此,每一种半导体材料制成的器件都有一定的极限工作温度,超过这一温度后,器件就失效了。
硅器件的极限工作温度是520K左右。锗的禁带宽度比硅小,锗的器件工作温度比硅低,约为370K左右。砷化镓禁带宽度比硅大,极限工作温度可高达720K左右,适宜于制造大功率器件。
常用到的数据最好要记住:
300 K时硅、锗、,,。本征载流子浓度分别为、、
均为实验值。(P59表3-2)