半导体物理
SEMICONDUCTORPHYSICS
西安电子科技大学
微电子学院
SchoolofMicroelectronics
第三章半导体中的平衡
与非平衡载流子
3.1导带电子浓度与价带空穴浓度
3.2本征载流子浓度与本征费米能级
3.3杂质半导体的载流子浓度
3.4简并半导体及其载流子浓度
3.5非平衡载流子的产生与复合准费米能级
3.6非平衡载流子的寿命与复合理论
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3.1导带电子浓度与价带空穴浓度.
?要计算半导体中的导带电子浓度，必须先要知道导带中能
量间隔内有多少个量子态。
?又因为这些量子态上并不是全部被电子占据，因此还要知
道能量为的量子态被电子占据的几率是多少。
?将两者相乘后除以体积就得到区间的电子浓度，然后再由
导带底至导带顶积分就得到了导带的电子浓度。
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＞状态密度
导带和价带是准连续的，定义单位能量间隔内的量
子态数为状态密度
dZ(E)
g(E)=
dE
为得到g(E),可以分为以下几步：
?先计算出A空间中量子态密度；
?然后计算出A空间能量为E的等能面在左空间围成的体
积，并和A空间量子态密度相乘得到Z(E)；
?再按定义dZ/dE=g(E)求出g(E)。
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1.4空间量子态密度5
?kx,ky,kz在空间取值是均匀分布的，4空间每个允许的
Ayz
k值所占体积为,那么允许k值的密度为
L1L2L3V
1/(1/V)=Vo
?由于每个k值可容纳自旋方向相反的两个电子，所以考虑
自旋A空间电子的量子态密度是2V。
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2.状态密度
Si、Ge在导带底附近的Eg)』关系为
h2k2+k2k2
E(k)=Ec+—%y+2
导带底Ec不在k=处，且上述方程共有s个(Si的s=6,Ge的s=4),
将上式变形
k2k；k2
%,yiz7
11=1
2m2m2m,
--^(E-Ec)—^(E-Ec)—^(E-Ec)
hzh2hz
能量为E的等能面在k空间所围成的s个旋转椭球体积内的量子
态数为
42mt(E-Ec)[2m((E-Ec)]^2