2.2半导体的导电性1.欧姆定律电流密度二、半导体中载流子的主要散射机构如果施主杂质浓度为ND，那么施主能级上的电子浓度为温度有关，当温度改变平衡打破直到重新建立平衡。一定温度下，材料不同则mn*、mp*和Eg各不相同，其n0p0积也不相同。格波具有量子化特征，其能量子通常情况下，Si，Ge元素半导体的主要散射机构是电离杂质散射和长声学波散射；实际上晶体内有原子、杂质，运动过程发生碰撞，自由仅限于两次碰撞之间，称为平均自由程以及平均自由时间。B是第III族元素，每一个B原子具有3个价电子t~t+dt时间内被散射电子数为：三、散射几率P与平均自由时间τ间的关系ND↑μ↓↓N(t)：t时刻未被散射的电子数，比本征半导体电子浓度（1010）提高了106倍。定义：μ称为迁移率3.半导体中的迁移率和电导率1)场强E不大的情况下2)两种载流子：电子(n)和空穴(q)两者平均漂移速度不同：1)电子脱离共价键，无束缚自由电子，导带中；2)空穴是从一个价键到另一个价键，价带中；电子的电导率n是电子浓度，是电子的迁移率空穴的电导率p是电子浓度，是空穴的迁移率2.2.2半导体中的载流子统计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。1.状态密度2.载流子的统计分布3.本征半导体的载流子浓度4.杂质半导体的载流子浓度(n型)状态密度k空间态密度E(k)一定，许多组(kx,ky,kz)形成同一个球面；E(k)变化，不同的E(k)形成一系列的同心圆。一个能带中有多少个这样的球壳？N——原子数目假定E~E+dE间有dZ个量子态dZ=g(E)·dE定义单位能量间隔内的量子态数为状态密度K空间的状态分布2)导带底态密度k~k+dk范围厚度为dk的球壳体积为：4πk2·dkk空间中量子态密度为：2V∴E~E+dE范围量子态数：dZ=4πk2·dk·2V∴状态密度gc(E)=dZ/dE=4πk2·2V·dk/dE由得：代入得：2.载流子的统计分布(电子在允许的量子态中如何分布)描述一个全同粒子系统的状态：经典粒子：可分辨量子粒子：不可分辨能量为E的一个量子态被一个电子占据的几率为：费米分布函数中，若E-EF>>k0T，则分母中的1可以忽略，此时上式就是电子的玻耳兹曼分布函数。同理，当EF-E>>k0T时，上式转化为下面的空穴玻耳兹曼分布半导体中常见的是费米能级EF位于禁带之中，并且满足Ec-EF>>k0T或EF-Ev>>k0T的条件。因此对导带或价带中所有量子态来说，电子或空穴都可以用玻耳兹曼统计分布描述。由于分布几率随能量呈指数衰减，因此导带绝大部分电子分布在导带底附近，价带绝大部分空穴分布在价带顶附近，即起作用的载流子都在能带极值附近。通常将服从玻耳兹曼统计规律的半导体称为非简并半导体；而将服从费米统计分布规律的半导体称为简并半导体。导带底附近能量E→E+dE区间有dZ=gc(E)dE个量子态，而电子占据能量为E的量子态几率为f(E)，对非简并半导体E~E+dE间量子态数目：dZ=g(E)·dEE~E+dE间被占据量子态数目：对上式从导带底Ec到导带顶∞积分，得到平衡态非简并半导体导带电子浓度：引入中间变量，得到其中称为导带有效状态密度，因此其中称为价带有效状态密度。平衡态非简并半导体导带电子浓度n0和价带空穴浓度p0与温度和费米能级EF的位置有关。其中温度的影响不仅反映在Nc和Nv均正比于T3/2上，影响更大的是指数项；EF位置与所含杂质的种类与多少有关，也与温度有关。将n0和p0相乘，代入k0和h值并引入电子惯性质量m0，得到总结：平衡态非简并半导体n0p0积与EF无关；对确定半导体，mn*、mp*和Eg确定，n0p0积只与温度有关，与是否掺杂及杂质多少无关；一定温度下，材料不同则mn*、mp*和Eg各不相同，其n0p0积也不相同。温度一定时，对确定的非简并半导体n0p0积恒定；平衡态非简并半导体不论掺杂与否，上式都是适用的。SiSi本征半导体：纯半导体，也就是没有杂质和缺陷的半导体。1.电中性条件2.求费米能级EFEc3.求n0、p0将Nc、Nv系数代入:4.作图GaAs4.杂质半导体的载流子浓度杂质半导体1.施主杂质和n型半导体SiN型半导体N型半导体的概念EcⅢ族元素：硼、铝、镓、铟、铊B、Al、Ga、In、TlSiP型半导体掺杂杂质可以显著改变半导体导电能力？Eg本节内容：P型