光电子技术总结.doc

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1、1.3-51・费米分布函数表达式-物理意义：电子达到热平衡时，能量为E的能级被电子占据的儿率。1)•费米能级Ef：反映电子的填充水平，是电子统计规律的一个基本概念。2)・Ei表示木征情况下的费米EF能级，基木上相当于禁带的中线(略微偏离中线)。-数学意义：1)当T=0时•若E»Ef,则f(E)=0即高于费米能级儿个kT的量子态儿乎全为空量子态•若E«Ef,贝ij/(E)即能量低于费米能级儿个的量子态儿乎全被电子占据；不同温度下费米分布函数与能昴的关系•Ef为电子占据和未占据状态的分界线2)当T>0时

2、E=EF,f(E)=1/2E>EF,f(E)v%E

3、f以l/l+exp(q-E)/灯卜严盼)佔所以在导带中，山下往上，电子的数量指数衰减。因价带中E〈E西以，空穴的数量：1-1/1+exp(^-E)/灯卜(E-Ef)/a-Te(E-Ef)./k-T1+JE-EfH灯壮，所以价带中，由上往下，空穴的数量指数衰减。3•载流子浓度和费米能级的关系第一部分：态密度函数：晶体的能带中含

4、有大量的量子态，单位体积内量子在能量上的分布用函数g(E)来表示，称为态密度函数。1)单位体积内能量在庾-龙1的量子态的数量可表示誕£'S^dECgCE)f(U)dE2)3)单位体积内能量在Eo■匕的电子的数量可表示为一般的半导体材料的能带态密度函数都可以表为:导带态密度3V(加2：2价带态密度1gv^Ey=CvQK-Ev◎_3VI,22tt2结论：导带底和价带顶附近，单位能量间隔内的量子态数冃，随电子的能量增加按抛物线关系增大，即能量越大，状态密度越大。第二部分：导带和价带中的载流子浓度跟费米能级

5、的关系：导带中E到E+dE内电子总数：价带中E到E+dE内空穴总数:cv(^Ev—伍一可)W/E整个导带中的电子数:Ng=^Cg严NvQE)=茫~CvgTfa一70,/23V(2>W；2第三部分：由于本征半导体中准自由电子的浓度等于空穴的浓度所以，由"pnNce®小二川疋心叫"两边取自然对数=>本征费米能级：耳EE禺Nv瓦1.3-8把相簾得和磺.7(1)当材料一定时,%、Po随Ef和T而变化；np=NcNve(^"=n；亠本征载流子浓度:nPNCNV1/2e_2，：r_Kv"1.3-91.3-101

6、1把彳野期和此・91.3-7,通过化简可得：(2)当温度T一定时，n0Xp0仅仅与本征材料相关。第四部分:本征半导体中的载流子浓度跟费米能级的关系及费米能级的位置：EM=宀/w=n&g/%=E产E”=电L111卜2Ei表示本征半导体的费米能级.E.E；Q•恰好位于禁带屮央E.本征半导体第五部分：掺杂半导体中载流子浓度跟费米能级的关系及费米能级的位置：掺施主浓度为ND的N型半导体的费米能级：Ef-E.=2.3/cTlg(N0/nior/cTln(ND/n^>0^EF>E.1.3—12同理掺受主浓度为N

7、A的N型半导体的费米能级：£i-£F=2.3/cTlg(N,o/nirkTMNJxi.)>0^Efj0nip型半导体:E、—^=2.3^7^lgCMy^Z)ni=>Ef>E、=^>EfvE.请画出本征半导体,N型半导体和P型半导体中的费米能级的位置（期末考试题）（平衡状态下）£c_-Ef—FEjEvef重揍杂闽轻揍杂建本征轻掺杂P型14.半导体中载流子的迁移

8、率？影响迁移率的因素有哪些?迁移率是用来描述半导体中载流子在单位电场下运动快慢的物理量,是描述载流子输运现象的一个重要参数，也是半导体理论屮的一个非常重要的基本概念。迁移率定义为：<<单位：cm2/(V•s)电子迁移率:1.4・2—11.4.2—2空穴迁移率：迁移率的导出公式：电子:MnE1.4.2-2空穴:1.4.2—z影响迁移率的因素:散射机制f平均自由时间f迁移率最重要的两种散射机制：晶格散射：Tt,晶格振动散射t,ul杂质散射：Tf,电离杂质散射Hut掺杂很轻：忽略电离杂质散射Tf,晶格振动

9、散射t,ul高掺杂情况：低温：电离杂质散射为主，忽略晶格散射Tt,电离杂质散射I,uf高温：晶格振动散射为主，忽略电离杂质散射Tt,晶格振动散射t,ul15•扩散系数、漂移速度、欧姆定律的微分形式、电导率及平均自由时间跟迁移率的关系以及爱因斯坦关系?漂移速度（迁移速率）VAZ=—jLLriEV=V热运动E很小时ImJr_个、v=v热运动（恒左）+v飘移IE很大时qarm欧姆定律的微分形式:=bE电导率和迁移率的关系:有电场:j=crE・/dQ、J=y=dTsdQ=nV