文档介绍：-物理意义:电子达到热平衡时,能量为E的能级被电子占据的几率。1).费米能级Ef:反映电子的填充水平,是电子统计规律的一个基本概念。2).Ei表示本征情况下的费米EF能级,基本上相当于禁带的中线(略微偏离中线)。--数学意义:1)当T=0时若E>>Ef,则f(E)≈0即高于费米能级几个kT的量子态几乎全为空量子态若E<<Ef,则f(E)≈1即能量低于费米能级几个kT的量子态几乎全被电子占据;Ef为电子占据和未占据状态的分界线2)当T>0时E=EF,f(E)=1/2E>EF,f(E)<½E<EF,f(E)>½若E-Ef<<k0T,f(E)=1若E-Ef>>k0T,f(E)=:态密度函数:晶体的能带中含有大量的量子态,单位体积内量子在能量上的分布用函数g(E)来表示,称为态密度函数。1)单位体积内能量在E0-E1的量子态的数量可表示为2)单位体积内能量在E0-E1的电子的数量可表示为3)一般的半导体材料的能带态密度函数都可以表为:导带态密度价带态密度结论:导带底和价带顶附近,单位能量间隔内的量子态数目,随电子的能量增加按抛物线关系增大,即能量越大,状态密度越大。第二部分:导带和价带中的载流子浓度跟费米能级的关系:导带中E到E+dE内电子总数:价带中E到E+dE内空穴总数:整个导带中的电子数:整个价带中的空穴总数: 第三部分:由于本征半导体中准自由电子的浓度等于空穴的浓度第四部分:本征半导体中的载流子浓度跟费米能级的关系及费米能级的位置::掺杂半导体中载流子浓度跟费米能级的关系及费米能级的位置:掺施主浓度为ND的N型半导体的费米能级:同理掺受主浓度为NA的N型半导体的费米能级:,N型半导体和P型半导体中费米能级的位置?本征半导体:N型半导体:p型半导体:请画出本征半导体,N型半导体和P型半导体中的费米能级的位置(期末考试题)(平衡状态下)?影响迁移率的因素有哪些?迁移率是用来描述半导体中载流子在单位电场下运动快慢的物理量,是描述载流子输运现象的一个重要参数,也是半导体理论中的一个非常重要的基本概念。迁移率定义为: 单位:cm2/(V·s)电子迁移率:空穴迁移率:迁移率的导出公式:电子:空穴:影响迁移率的因素:散射机制→ 平均自由时间→迁移率最重要的两种散射机制:晶格散射:T↑,晶格振动散射↑,u↓杂质散射:T↑, 电离杂质散射↓,u↑掺杂很轻:忽略电离杂质散射T↑,晶格振动散射↑,u↓高掺杂情况:低温:电离杂质散射为主,忽略晶格散射T↑,电离杂质散射↓,u↑高温:晶格振动散射为主,忽略电离杂质散射T↑,晶格振动散射↑,u↓、漂移速度、欧姆定律的微分形式、电导率及平均自由时间跟迁移率的关系以及爱因斯坦关系?漂移速度(迁移速率)欧姆定律的微分形式:电导率和迁移率的关系:爱因斯坦关系式:意义:它把描述半导体中载流子扩散及漂移运输特征的两个重要常数(扩散系数及迁移率)联系起来。。单边稳态注入:假设有一块N型半导体材料,通过某种方式,如使用适当频率的光照射半导体表面或正向PN结注入等方式,从它的一个侧面注入非平衡少数载流子,而且使边界处的非平衡少子浓度始终保持在△p(0)。由于边界处少子浓度高于体内,因此空穴会由表面向体内扩散,扩散的同时还会不断与电子复合。因此可以推断出,非平衡少子的浓度应该由表面向体内不断降低。半导体内少数载流子的微分方程式为边界条件为pn(x=0)=pn(0)=常数,且pn(x→∞)=pn0。pn(x)的解为其中,称为扩散长度。非平衡载流子浓度降低为初始浓度的1/?准费米能级?非平衡载流子浓度跟准费米能级的关系?,T一定时,载流子浓度一定。热平衡状态下载流子浓度,称平衡载流子浓度:n0,p0如果对半导体施加外界作用(光,电等),迫使它处于与热平衡状态相偏离的状态,称为非平衡状态。此时:平衡载流子非平衡载流子(过剩载流子)△n和△p就是非平衡载流子浓度。非平衡电子称非平衡多子,空穴为非平衡少子(p型相反)。,就不再存在统一的费米能级。引入导带费米能级电子准费米能级(EFn)价带费米能级空穴准费米能级(EFp):n和n0及p和p0的关系可表示为:可得电子、空穴浓度乘积为 -9式可以看出,无论电子还是空穴,非平衡载流子越多,准费米能级偏离EF