簡并半導體2024/5/172簡并半導體1.簡并的出現以摻某種n型雜質為例，在室溫下，處于強電離區此時，當玻爾茲曼統計不再適用~1必須考慮泡里不相容原理，采用費米統計分布——載流子的簡并化簡并半導體2024/5/173簡并半導體并半導體的載流子濃度仍以摻某種n型雜質為例費米積分!!!2024/5/174簡并半導體簡并化條件非簡并與簡并情況下的相對誤差則，相對誤差非簡并簡并弱簡并2024/5/175簡并半導體簡并化條件n型p型2024/5/176簡并半導體簡并臨界濃度的估算2024/5/177簡并半導體一般來說，半導體發生簡并時，摻雜濃度接近或大于導帶底有效狀態密度Nc（價帶頂有效狀態密度Nv）。對于雜質電離能小的雜質（容易電離），則雜質濃度較小時就會發生簡并（容易簡并化）。對于不同種類的半導體，因導帶底有效狀態密度和價帶頂有效密度各不相同。一般規律是有效狀態密度小的材料，其發生簡并的雜質濃度較小。2024/5/178簡并半導體簡并濃度的正式計算強簡并條件注意：Nc與溫度有關2024/5/179簡并半導體簡并時雜質的電離情況非簡并時，室溫下，通常EF<ED，nD+≈ND簡并時，EF≥EC，則nD+<ND簡并時，雜質不能充分電離簡并半導體電子濃度較高，費米能級遠在施主能級之上，使施主能級上填滿電子,使雜質電離程度降低2024/5/1710簡并半導體簡并半導體中的雜質能級非簡并半導體:雜質濃度不大，雜質間距比較遠，相互作用可忽略,在禁帶中形成孤立的能級。重摻雜的簡并半導體：雜質濃度很高，雜質互相靠近，電子波函數顯著重疊，使雜質電子能在雜質原子之間產生共有化運動，從而使孤立的能級擴展為能帶，通常稱為雜質能帶（簡并能帶）。雜質能帶中的雜質電子，可以通過雜質原子之間的共有化運動參加導電的現象稱為雜質帶導電。2024/5/1711簡并半導體導帶Eg施主能級價帶施主能帶本征導帶簡并導帶能帶邊沿尾部EgE′g價帶2024/5/1712簡并半導體例題求室溫下摻銻的n型硅，使EF=(EC+ED)/2時銻的濃度。已知銻的電離能為0.039V。2024/5/1713簡并半導體例題

用外延生長和雜質高溫擴散工藝制作一個二極管。基片n型Si的濃度是均勻的。外延生長的濃度ND2也是均勻的。硼擴散的濃度表面高，里面低。如圖分布。在xj處NA＝ND2，B點的濃度為NAB，具體數值如圖。已知室溫NC=2.8×1013cm-3，NV=1.1×1019cm-3；500K時，Eg=1.0eV。請回答下列問題。1）求300K時擴硼前n區（外延層）費米能級EF的位置及電子和空穴的濃度。2）試求室溫時B點的EF的位置及電子和空穴的濃度。3）在500K時B點處的電子和空穴濃度。4）如在n+區摻入的是銻，電離能為0.039eV，若300K時EF在EC下0.026eV，試求n+區的電子濃度。2024/5/1714簡并半導體基片外延硼擴n+n+n+n+nnnppxNND1NABND2ND1=4×1019cm-3NAB=5.2×1015cm-3ND2=4.6×1015cm-3xjB點2024/5/1715一般情況下的載流子統計分布多種施主、受主并存基本要求1）掌握半導體同時含有施主雜質和受主雜質情況下電中性方程的一般表達式。2）能較熟練地分析和計算補償型半導體的載流子濃度和費米能級（強電離區）2024/5/1716一般情況下