2022-2023学年高二物理竞赛课件：非简并半导体的载流子浓度n0和p0

非简并半导体的载流子浓度no和po 非简并半导体的载流子浓度no和po 电中性条件 Nc(cm-3) Nv(cm-3) Si 2.8×1019 1.2×1019 Ge 1.04×1019 6.1×1018 GaAs 4.7×1017 7×1018 室温时： 1. mdn和mdp的影响—材料的影响 2. 温度的影响 (1) Nc、Nv ～ T T↑，NC、NV↑ (2) 占据EC、EV的几率与T 有关 T↑，几率 ↑ T ↑，n0、p0↑ 3. EF的影响 EF→EC，EC-EF↓，no↑ — EF越高，电子的填充水平越高，对应n0较高； EF→EV，EF-EV↓，po↑ — EF越低，电子的填充水平越低，对应p0较高。 EF与杂质有关，决定于掺杂的类型和数量。 EF EA 不同掺杂情况下的费米能级 （a）强p型 （b）弱p型 （c）本征情况 （d）弱n型 （e）强n型 Ev Ei Ec EF EA Ev Ei Ec Ev EF Ec Ev Ei Ec ED EF Ev Ei Ec ED EF 三、载流子浓度积 对于一定的半导体材料，热平衡态时载流子浓度积仅与温度有关，而与是否掺杂及掺杂浓度无关 ——热平衡状态判据 §3.5 本征半导体的费米能级和载流子浓度 本征半导体 本征载流子浓度 EF ? 电中性条件 一、本征载流子浓度及影响因素 1. 本征载流子浓度ni 、 300 K 硅 锗 砷化镓 Eg 1.12ev 0.67ev 1.428ev ni 2. 影响ni的因素 (1) mdn、mdp、Eg ——材料 (2)T 的影响 T↑，lnT↑，1/T↓，ni↑ 高温时，在ln ni～ 1/T 坐标下，近似为一直线。 1/T lnni Ge Si GaAs 3. 浓度积nopo与本征载流子浓度ni 热平衡判据 $