几番浓情施主杂质和施主能级受主杂质和受主能级 深能级杂质
贵州大学新型光电子材料与技术研究所
半导体的特性之一是其电导率对掺杂十分敏感。以硅、锗 为例，掺入百万分之一的III族或V族杂质，其室温电导率 可增加五、六个数量级。 替位式杂质：杂质原子占据正常格点位置。 填隙式杂质：杂质原子位于格点之间的间隙式位置。
替位式杂质
填隙式杂质贵州大学新型光电子材料与技术研究所
施主杂质和施主能级(以Si、Ge为例)
在Si、Ge中的V族元素(如P),能提供多余电子，称 之为施主杂质。施主能级位于禁带中靠近导带底附近。 ... . . . . Ec
Ed
施主能级示意图 Ev
贵州大学新型光电子材料与技术研究所
Ec。。。。。。 Ea 3. 深能级杂质 杂质电离能较大，相应的施主 (受主)能级位于禁带中距导 带底(价带顶)较远处，称之 为深能级杂质，这种能级对半 导体中非平衡载流子的复合过 程有较大影响，有时称之为复 合中心能级或陷阱能级。 受主能级
Ev 。。。
Ec EaEd Ev 硅、锗杂质的深能级
贵州大学新型光电子材料与技术研究所
2. 受主杂质和受主能级 在Si、Ge中的族元素(如B),能提供多 余空穴(接受电子),称之为受主杂质。 受主能级位于禁带中靠近价带顶附近。
贵州大学新型光电子材料与技术研究所
8.3 半导体中载流子的统计分布 1. 平衡半导体的载流子浓度 2. 本征半导体的载流子浓度和费米能级 3. 杂质半导体的载流子浓度和费米能级
贵州大学新型光电子材料与技术研究所
1.
平衡载流子的统计分布 电子遵从费米统计： 导带电子浓度：f exp( 1 E EF k BT2 2 k Ec ( k ) Ec Ec ' 2mc n g c ( E ) f ( E )dE 其中， 3 2mc 2 1 1 Ec g c (E ) ( ) ( E Ec ) 2 2 2
) 1
2
非简并近似下：n N C exp(
Ec EF k BT
)
NC
1 4 3
(
2 m C k B T 2
)
3 2
贵州大学新型光电子材料与技术研究所
对价带空穴，有：p
Ev
Ev '
g v ( E )[ 1 f ( E )] dE2 2 k E v (k ) E v 2m h
其中：
g v (E )
1 2 2
(
2m h 2
)
3 2
(Ev E )
1 2
非简并近似下：p N v exp( EF Ev k BT ) ,
Nv
1 4 2
(
2 m h k B T 2
)
3 2
贵州大学新型光电子材
料与技术研究所
2. 本征半导体的载流子浓度和费米能级 本征半导体电中性条件：n=p 再由平衡半导体载流子浓度表达式：n N C exp( p N v exp(
Ec EF k BTEF Ev k BT2
)
E F E i k B T lnEi 1 2 (E c E v )
Nv Nc
)
np n i N c N v exp ( Eg/k
B T)
ni
N c N v exp ( Eg/ 2 k B T)贵州大学新型光电子材料与技术研究所
