2022-2023学年高二物理竞赛课件：本征激发区

本征激发区 本征激发区 杂质全电离 本征载流子浓度大 电中性条件 EC ED Ei T EF 弱电离区 强电离区 过渡区 本征区 费米能级随温度的变化 N型半导体费米能级、电子浓度随温度的变化情况 ND 0 ni T n0 弱电离区 强电离区 过渡区 本征区 载流子浓度随温度的变化 同时应注意费米能级、电离情况的对应关系 N型半导体费米能级随杂质浓度的变化情况(室温) ni NC EC Ei EF ND N型半导体电子浓度随杂质浓度的变化情况 ni NC NC ni n0 ND B. P型半导体的载流子浓度和费米能级 (1) 低温弱电离区 4 (4)本征激发区 T↑，EF↑ (3) 过渡区 po=NA，no=ni2/NA (2) 饱和电离区 例 室温下，在元素半导体Si中掺入1016/cm3 P后，半导体为哪种极性半导体？P元素是施主还是受主？此时半导体的多数载流子和少数载流子分别是什么？热平衡状态时浓度分别是多少？(室温下，Si的ni =1.0×1010/cm3)。 半导体为N型半导体； P元素是施主； 多子是电子，空穴是少子； 室温下，全部电离 ND=1016/cm3 >>ni=1.0×1010/cm3 半导体处于杂质饱和电离区 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 ND 0 ni T n0 弱电离区 强电离区 过渡区 本征区 N型半导体载流子浓度随温度的变化情况 三、工作温区——强电离区(饱和区) 工作温区的上限 工作温区的下限 ni ≤ 0.1 ND nD+ ≥ 0.9 ND (1) 工作温区的上限 —— 杂质激发载流子远高于本征激发载流子 条件：ND≥10 ni ——决定掺杂浓度的下限（ND)min ● 根据Tmax，由lnni ~1/T曲线查出 Tmax对应的ni； ● 根据ni的公式计算出Tmax所对应的ni； 例：T=500K时， Si ni=5×1014/cm3 最小掺杂浓度：(ND)min=5×1015/cm3 $