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第二章 半导体中的载流子及其输运性质 2.1 载流子的漂移运动与半导体的电导率 2.2 热平衡状态下的载流子统计 2.3 载流子密度对杂质和温度的依赖性 2.4 载流子迁移率 2.5 载流子散射及其对迁移率的影响 2.6 半导体的电阻率及其与掺杂密度和温度的关系 2.7 强电场中的载流子输运 2.8 电导的统计理论 2.9 霍尔效应 2.10 半导体的热导率 2.1 载流子的漂移运动与半导体的电导率 2.1.1 微分形式的欧姆定律 2.1.2 外电场作用下电子的漂移速度和迁移率 2.1.3 半导体的电导率与迁移率 2.1.1 微分形式的欧姆定律 2.1.2 外电场作用下电子的漂移速度和迁移率 电导率 2.1.3 半导体的电导率与迁移率 第二章 半导体中的载流子及其输运性质 2.1 载流子的漂移运动与半导体的电导率 2.2 热平衡状态下的载流子统计 2.3 载流子密度对杂质和温度的依赖性 2.4 载流子迁移率 2.5 载流子散射及其对迁移率的影响 2.6 半导体的电阻率及其与掺杂密度和温度的关系 2.7 强电场中的载流子输运 2.8 电导的统计理论 2.9 霍尔效应 2.10 半导体的热导率 2.2 热平衡状态下的载流子统计 2.2.1 状态密度 2.2.2 费米分布函数与费米能级 2.2.3 费米分布与玻耳兹曼分布的关系 2.2.4 非简并半导体的载流子密度 2.2.5 本征半导体的载流子密度 1 K空间中量子态的分布 3D K空间状态密度-极值点 k0=0，E(k)为球形等能面 2 状态密度与能量的关系 状态密度与能量的关系-极值点 k0=0，E(k)为球形等能面 椭球等能面状态密度-对Si、Ge、GaAs材料 各向异性半导体中导带电子的状态密度 令 2.2.2 费米分布函数与费米能级 1 费米分布函数 2 玻耳兹曼分布函数 三种统计分布 1 费米分布函数 费米分布函数与电子填充状态及温度效应 2 玻耳兹曼分布函数 2.2.3 费米分布与玻耳兹曼分布的关系 费米分布遵守-泡利原理 2.2.4 非简并半导体的载流子密度 导带中的电子大多数分布在导带底附近 1 非简并半导体导带中电子的密度 导带有效状态密度Nc 2 非简并半导体价带中空穴的密度 费米能级的深刻含义 2.2.5 本征半导体的载流子密度 载流子密度乘积n0p0 载流子密度表达式 锗、硅、砷化钾的本征载流子密度 本征载流子密度与温度的关系 半导体器件的工作温度限制 一般半导体器件正常工作时，载流子主要来源于杂质电离。随着器件温度的上升，在保持载流子主要来源于杂质电离时，器件性能才可不失效。为此要求本征载流子密度至少比杂质浓度低一个数量级。 硅平面管一般采用室温电阻率为1Ωcm的材料，其杂质浓度约为5x1015cm-3，根据本征载流子密度与温度的关系可得硅器件的极限工作温度约为520K。 由于本征载流子密度随温度迅速变化，用本征半导体材料制作的器件性能很不稳定，所以制造半导体器件一般材料适当掺杂的半导体材料。 第二章 半导体中的载流子及其输运性质 2.1 载流子的漂移运动与半导体的电导率 2.2 热平衡状态下的载流子统计 2.3 载流子密度对杂质和温度的依赖性 2.4 载流子迁移率 2.5 载流子散射及其对迁移率的影响 2.6 半导体的电阻率及其与掺杂密度和温度的关系 2.7 强电场中的载流子输运 2.8 电导的统计理论 2.9 霍尔效应 2.10 半导体的热导率 2.3 载流子密度对杂质和温度的依赖性 2.3.1 杂质电离度 1 杂质能级上的电子和空穴 2 施主能级上的电子密度和电离施主密度 3 受主能级上的空穴密度和电离受主密度 2.3.2 非简并半导体载流子密度随温度的变化 1 n型半导体的载流子密度 2 p型半导体的载流子密度 3 一般情况下的载流子统计分布 2.3.3 简并半导体 1 简并半导体的载流子密度 2 简并化条件 3 低温载流子冻析效应 4 禁带变窄效应 2.3.1 杂质电离度 处于施主能级上的电子表示施主杂质尚未电离；处于受主能级上的空穴表示受主杂质尚未电离。 杂质能级只能被一个电子或空穴占据，亦即施主杂质能级上最多只能有一个电子，而受主杂质能级上最多只能有一个空穴。 电子占据施主能级的几率用fD(E)表示；空穴占据受主能级的几率用fA(E)表示。 2 施主能级上的电子密度和电离施主密度 施主密度ND就是施主杂质的量子态密度 3 受主能级上的空穴密度和电离受主密度