2022-2023學(xué)年高二物理競賽課件：一般情況下的載流子統(tǒng)計分布

一般情況下的載流子統(tǒng)計分布2024/5/182一般情況下的載流子統(tǒng)計分布自學(xué)：p70-7410-15min主要內(nèi)容：電中性方程的一般形式用解析法求解載流子濃度及費(fèi)米能級2024/5/183一般情況下的載流子統(tǒng)計分布1.兩種雜質(zhì)情況以ND>NA為例電中性條件分溫區(qū)進(jìn)行討論僅EF和T未知2024/5/184一般情況下的載流子統(tǒng)計分布(1)低溫弱電離區(qū)∵ND>NA受主雜質(zhì)全電離n型半導(dǎo)體同時，極低溫度下，施主雜質(zhì)不能完全電離，所以EF位于ED上下。分情況討論2024/5/185一般情況下的載流子統(tǒng)計分布(1)低溫弱電離區(qū)a.極低溫度下此時2024/5/186一般情況下的載流子統(tǒng)計分布(1)低溫弱電離區(qū)b.溫度升高此時(類似于單一雜質(zhì)情況)2024/5/187一般情況下的載流子統(tǒng)計分布綜上所述，對于ND>>NA的情形，載流子濃度(取對數(shù)坐標(biāo))對1／T的曲線將出現(xiàn)斜率不同的兩個區(qū)域，低溫下的斜率為較高溫度下斜率的兩倍．發(fā)生轉(zhuǎn)折的電子濃度應(yīng)為受主濃度。摻雜濃度為7.4

1014cm-3的p型Si的實際測量結(jié)果。由發(fā)生轉(zhuǎn)折的空穴濃度可以定出其中所含施主濃度約為1011cm-3。2024/5/188一般情況下的載流子統(tǒng)計分布(1)低溫弱電離區(qū)c.一般情形2024/5/189一般情況下的載流子統(tǒng)計分布(2)強(qiáng)電離區(qū)即需要考慮雜質(zhì)的補(bǔ)償作用(3)過渡區(qū)2024/5/1810一般情況下的載流子統(tǒng)計分布(4)高溫本征激發(fā)區(qū)此時和本征半導(dǎo)體相同注意：少數(shù)載流子濃度仍然為非簡并系統(tǒng)的熱平衡狀態(tài)2024/5/1811雜質(zhì)半導(dǎo)體的載流子濃度例題5若Si中的ND＝1×1017cm-3，△ED＝0.012eV，求施主雜質(zhì)3/4電離時所需的溫度。2024/5/1812雜質(zhì)半導(dǎo)體的載流子濃度根據(jù)具體條件，寫出電中性方程代入相應(yīng)的公式求解費(fèi)米能級和載流子濃度其他相關(guān)參數(shù)（如溫度）2024/5/1813雜質(zhì)半導(dǎo)體的載流子濃度補(bǔ)充1：設(shè)二維正方格子的晶格常數(shù)為a，若電子能量為：E(k)=h2(kx2+ky2)

/2mn*，求狀態(tài)密度。補(bǔ)充2：三塊硅材料，室溫下（300K）空穴濃度分別為：p01=2.25×1016cm-3，p02=1.5×1010cm-3，p03=2.25×104cm-3。(1)

求三者的電子濃度