本征半导体材料Si 硅的晶格结构（平面图） E 硅的晶格结构 电子和空穴是成对出现的 S电子受到激励跃迁到导带，导致电子和空穴成对出现 此时外加电场，发生电子/空穴移动导电
硅的晶格结构 硅的晶格结构 (平面图) 本征半导体材料 Si 电子和空穴是成对出现的 Si电子受到激励跃迁到导带，导致电子和空穴成对出现 E 此时外加电场，发生电子/空穴移动导电
本征半导体的能带图 Electron energy E(electric field) % ~2kBT 电子浓度 电子 导带Ec 分布 E 电子态数量 电子跃迁 带隙Eg=1.1eV Es=EC-Ev 空穴态数量 空穴 价带Ey 空穴浓度分 2kBT 布 (a) (b) 电子向导带跃迁 空穴向价带反向跃迁
导带 EC 价带 EV 电子跃迁 带隙 Eg = 1.1 eV 电子态数量 空穴态数量 电子浓度 分布 空穴浓度分 布 空穴 电子 本征半导体的能带图 电子向导带跃迁 空穴向价带反向跃迁
本征载流子浓度 电子或空隙的浓度为： n=p=n,=Kexp( E 2 其中K=2(2kgT1h2)32(m。m,)3/4为材料的特征常数 kB为玻耳兹曼常数 m。电子的有效质量 mh,空穴的有效质量 例：在300K时，GaAs的电子静止质量为m=9.11×1031kg, m。=0.068m=6.19×10-32kg mh=0.56m=5.1×10-31kg Eg=1.42 eV 可根据上式得到本征载流子浓度为2.62×1012m-3
) 2 exp( k T E n p n B g i 2 3/ 2 3/ 4 2(2 / ) ( ) BT h memh k 电子或空隙的浓度为: 其中 为材料的特征常数 kB 为玻耳兹曼常数 me 电子的有效质量 mh 空穴的有效质量 本征载流子浓度 例：在300 K时，GaAs的电子静止质量为m = 9.11×10 -31 kg， me = 0.068m = 6.19×10 -32 kg mh = 0.56m = 5.1×10-31 kg Eg = 1.42 eV 可根据上式得到本征载流子浓度为 2.62×1012 m-3
非本征半导体材料：n型 ·AS+5· 施主杂质 掺入第V族元素（如磷P砷AS,锑Sb)后，某些电子受到很弱的束 缚，只要很少的能量△Ep(0.04~0.05eV)就能让它成为自由电子。 这个电离过程称为杂质电离
As +45 非本征半导体材料：n型 掺入第V族元素(如磷P, 砷As, 锑Sb)后，某些电子受到很弱的束 缚，只要很少的能量DED (0.04~0.05eV)就能让它成为自由电子。 这个电离过程称为杂质电离。 施主杂质
施主能级 电子浓度分布 施主杂质电离使导带 ED 电子浓度增加 施主能级 空穴浓度分布 被施主杂质束缚住的多余电子所处的能级称为施主能级 施主能级位于离导带很近的禁带 施主能级上的电子吸收少量的能量△E后可以跃迁到导带
施主能级 被施主杂质束缚住的多余电子所处的能级称为施主能级 施主能级位于离导带很近的禁带 施主能级上的电子吸收少量的能量DED后可以跃迁到导带 施主能级 电 子 能 量 电子浓度分布 空穴浓度分布 施主杂质电离使导带 电子浓度增加