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复旦大学(微电子)半导体器件第二章平衡载流子.pptx
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复旦大学(微电子)半导体器件第二章平衡载流子.pptx
该【复旦大学(微电子)半导体器件第二章平衡载流子 】是由【小屁孩】上传分享,文档一共【26】页,该文档可以免费在线阅读,需要了解更多关于【复旦大学(微电子)半导体器件第二章平衡载流子 】的内容,可以使用淘豆网的站内搜索功能,选择自己适合的文档,以下文字是截取该文章内的部分文字,如需要获得完整电子版,请下载此文档到您的设备,方便您编辑和打印。复旦大学微电子研究院包宗明******@、器件和工艺导论(第一部分)半导体物理和半导体器件物理2021/10/101第一章重点内容晶体中的一个电子受到晶体内部的原子和其他许多电子的作用,所以在外力作用下的运动规律和自由电子不同。量子力学计算表明引入电子有效质量就可以用经典力学的方法来处理单晶中电子行为。半导体单晶中原子在空间按一定规律周期性排列。用晶列指数或晶面指数表示晶体的取向。薛定谔方程-势能模型-求解出E-k关系。一个能带中电子的有效质量有正有负。填满电子的能带不传导电流。接近填满的能带中电子的整体行为可以用空穴来描述。空穴是带正电荷的虚拟粒子,其有效质量是能带顶空状态电子有效质量的负值。电子和空穴两种不同载流子的存在和可控是集成电路工艺的前提。看懂硅和***化镓的能带图。杂质、缺陷会在晶体中形成局域能级,该能级会起施主、受主、复合中心或陷阱中心的作用。2021/10/102第二章平衡载流子的统计分布载流子的分布函数电子浓度和空穴浓度本征半导体的载流子浓度单一浅施主和浅受主低掺杂半导体的载流子浓度载流子浓度和温度的关系杂质补偿高载流子浓度效应2021/10/103哪些因素决定半导体的导电类型?哪些因素会影响半导体中的电子浓度和空穴浓度?2021/10/104平衡载流子的计算导带的电子浓度=导带中某能量状态密度(单位体积的状态数)和该状态电子的分布几率的乘积在整个导带的总和。导带中某能量E的电子的状态密度为费米分布函数:在热平衡情况下,考虑到一个量子态最多只能被一个电子占有,能量为E的单量子态被电子占有的几率为:一个状态要么被一个电子占有要么没有电子占有,该状态空着的几率是:2021/10/105费米分布函数和玻尔兹曼分布函数处于费米能级相同位置的能量状态上,电子占有的几率是1/2,费米能级表示电子的平均填充水平。玻尔兹曼分布函数(一个量子态可以同时被多个电子占有)2021/10/106载流子按能量分布载流子按能量分布=分布几率和状态密度的乘积右图中体积为V的半导体能量为E的电子的状态密度是注意:能带图向上电子的能量高,向下空穴的能量高。2021/10/107导带电子浓度半导体单位体积内,导带所有能量电子的总和。如果可以采用玻尔兹曼近似:2021/10/108电子-空穴浓度积按相同的方法可以得到空穴浓度:电子和空穴浓度积:2021/10/109电子和空穴的有效状态密度前面的式虽然计算时是导带所有能量电子的总和,但是结果在形式上可以看作所有电子集中在导带底部,前面一项是有效状态密度,后面一项是玻尔兹曼分布函数。空穴也是如此2021/10/1010
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