文档介绍：（a）简立方 1 个原子
（b）体心立方 2 个原子
（c）面心立方 4 个原子
1. 基本的晶体结构
第一页，共五十页。
例题1：
计算简立方、体心立方和面立方单晶的原子体密度，晶格常价带状态密度值为
第十四页，共五十页。
得到空穴浓度为：
说明：任意温度下的该参数值，都能利用T=300K 时 Nv 的取值及对应温度的依赖关系求出
第十五页，共五十页。
例题12：
计算 T=300K 时硅中的热平衡电子和空穴浓度
，Eg=
说明：此半导体为 n 型半导体
第十六页，共五十页。
例题12’：
计算 T=300K 时***化镓中的热平衡电子和空穴浓度。
，Eg=
说明：此半导体为 n 型半导体
第十七页，共五十页。
基本概念
均匀半导体
由同一种材料组成，而且掺杂均匀的半导体。
例如：纯净的（本征）硅，杂质均匀分布的硅。
非均匀半导体
成份不同，或掺杂不均匀的半导体材料。
例如：纯净的（本征）硅，杂质均匀分布的硅。
平衡状态：热平衡状态，没有外界影响（如电压、电场、磁场
或者温度梯度等）作用于半导体上的状态。
在这种状态下，材料的所有特性与时间无关。
第十八页，共五十页。
基本概念
元素半导体
由一种元素组成的半导体。
化合物半导体
第十九页，共五十页。
基本概念
非简并半导体
简并半导体
第二十页，共五十页。
基本概念
非简并半导体
简并半导体
第二十一页，共五十页。
基本概念
非简并半导体
简并半导体
第二十二页，共五十页。
基本概念
非简并半导体
简并半导体
第二十三页，共五十页。
基本概念
本征半导体
没有杂质原子和晶格缺陷的纯净半导体。
本征意味着导带中电子的浓度等于价带中空穴的浓度。
电子-空穴对的产生和复合
绝对零度，电子全在价带，导带为空。
温度升高，晶格振动波动传播——声子。
声子将电子从价带激发到导带——热产生。光产生。
复合：电子回到价带，准自由电子和空穴同时消失。
第二十四页，共五十页。
基本概念
非本征半导体
掺杂：添加杂质原子到本征材料中，形成非本征半导体。
掺杂原子可以是施主，也可以是受主。
n型：n0>p0 ，电流主要由带负电的电子携带
p型：n0<p0 ，电流主要由带正电的空穴携带
第二十五页，共五十页。
基本概念
费米能级
第二十六页，共五十页。
基本概念
费米能级
第二十七页，共五十页。
基本概念
费米能级
第二十八页，共五十页。
基本概念
第二十九页，共五十页。
例题10：
求导带中某个状态被电子占据的概率，并计算T=300K 时硅中的热平衡电子浓度
，T=300K时硅中有效导带状态密度值为
第三十页，共五十页。
第三十一页，共五十页。
基本概念
Eg=
Eg=
第三十二页，共五十页。
基本概念
第三十三页，共五十页。
本征半导体中：
本征半导体中导带中的电子浓度值等于价带的空穴浓度值
说明：本征载流子浓度与费米能级无关
本征载流子浓度
第三十四页，共五十页。
计算 T=300K 时***化镓中的本征载流子浓度，***化镓禁带宽度为
例题13：
第三十五页，共五十页。
计算 T=450K 时***化镓中的本征载流子浓度
例题14：
说明：当温度升高150摄氏度时，本征载流子浓度增大四个数量级以上。
第三十六页，共五十页。
计算 T=300K 时硅中的本征载流子浓度
例题15：
第三十七页，共五十页。
计算 T=200K 时硅中的本征载流子浓度
例题15'：
说明：当温度降低100摄氏度时，本征载流子浓度降低大约五个数量级。
第三十八页，共五十页。
计算 T=400K 时硅中的本征载流子浓度
例题15''：
第三十九页，共五十页。
电子和空穴浓度相等
同时取自然对数
导带和价带的状态密度
6. 本征费米能级位置
第四十页，共五十页。
禁带中央
费米能级位置
说明：如果电子和空穴的有效质量相等，则本征费米能级精确处于禁带中央。
第四十一页，共五十页。
例题16：
T=300K时，计算硅中本征费米能级位置
说明：（560meV）相比可以忽略。因此，可以近似认为：本征半导体中，费米能级位于禁带中央位置
本征费米能级相对于禁带中央的位置为