2022-2023学年高二物理竞赛课件：简并时的杂质浓度

简并时的杂质浓度 no = nD+ ∵简并时，EF=EC，∴ED＜EF， 简并时的杂质浓度 得到 2. EF接近或进入价带中 回顾：简并半导体和非简并半导体？ 0·1 -4 -2 0 2 4 6 8 0.2 0·5 1 2 5 10 20 费米 经典 n0/Nc 二、简并条件 非简并： 简并： 0.13 EF－EC＜－2kT， 非简并 －2kT≤EF－EC＜0，弱简并 EF－EC≥0， 简并 N型半导体的简并条件：EF－EC≥0 P型半导体的简并条件：Ev－EF≥0 简并条件 杂质浓度为多少时开始发生简并？ EF=EC，ξ=0，F1/2(0)≈0.6 发生简并时，ND ~ NC 至少处于同一数量级； P型简并半导体，NA ~NV 简并半导体为重掺杂半导体 ND≥2.04NC 四、简并半导体中的杂质能带 简并： △ED→0，Eg→Eg＇ 杂质能级——杂质能带 禁带变窄效应 导带 Eg 施主能级 价带 施主能带 本征导带 简并导带 能带边沿尾部 Eg E´g 价带 主要任务：计算本征半导体和杂质半导体的热平衡载流子浓度及费米能级的位置，讨论载流子浓度、费米能级与杂质浓度、温度的关系 导带 价带 T 主要内容小结 ● 载流子统计分布： 电子占据量子态的几率： 费米分布函数 → 简并半导体 玻尔兹曼函数 → 非简并半导体 能量状态密度： 导带：gC(E) ∝ E 1/2 价带：gV(E)∝-E 1/2 g(E) EF EC EV g(E)f(E) 1 0.5 0 0 0 f(E) n0 f(E) gc(E) gv(E) 1-f(E) p0 E Nc Nv 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 ● 载流子浓度： 导带电子浓度 价带空穴浓度 ●非简并半导体： 浓度积 热平衡判据 $