費(fèi)米能級(jí)和載流子的統(tǒng)計(jì)分布2024/5/172費(fèi)米能級(jí)和載流子的統(tǒng)計(jì)分布定義：導(dǎo)帶有效狀態(tài)密度熱平衡下，導(dǎo)帶電子濃度不是一個(gè)常數(shù)，而是溫度的函數(shù)2024/5/173費(fèi)米能級(jí)和載流子的統(tǒng)計(jì)分布價(jià)帶空穴濃度價(jià)帶有效狀態(tài)密度2024/5/174費(fèi)米能級(jí)和載流子的統(tǒng)計(jì)分布載流子濃度的乘積只與mn*、mp*、Eg和T有關(guān)，與EF和摻雜濃度無(wú)關(guān)。材料參數(shù)無(wú)論本征半導(dǎo)體，還是雜質(zhì)半導(dǎo)體，只要是熱平衡下的非簡(jiǎn)并半導(dǎo)體，都適用。2024/5/175費(fèi)米能級(jí)和載流子的統(tǒng)計(jì)分布兩個(gè)結(jié)論：1.當(dāng)材料一定時(shí)，n0、p0隨EF和T而變化；2.當(dāng)溫度T一定時(shí)，n0×p0僅僅與材料相關(guān)。2024/5/1761.本征載流子濃度ni沒(méi)有雜質(zhì)、沒(méi)有缺陷的半導(dǎo)體，其費(fèi)米能級(jí)和載流子濃度只由材料的本征性質(zhì)決定，故稱為本征半導(dǎo)體。本征半導(dǎo)體的電中性條件將Nc、Nv代入2024/5/177ni與禁帶寬度Egni與溫度T測(cè)量值2024/5/178注意：對(duì)于某種特定半導(dǎo)體，T確定，ni也確定。室溫下：斜率極限工作溫度Si：520KGe：320KGaAs：720K“高溫”半導(dǎo)體2024/5/179本征載流子濃度的意義可作為判斷半導(dǎo)體材料的熱平衡條件。當(dāng)半導(dǎo)體處于熱平衡時(shí)，載流子濃度的乘積n0×p0保持恒定，如果電子的濃度增加，則空穴的濃度要減少；反之亦然。

——針對(duì)非簡(jiǎn)并半導(dǎo)體而言因此，若已知ni和一種載流子濃度，則可根據(jù)上式求出另一種載流子濃度。2024/5/1710本征半導(dǎo)體費(fèi)米能級(jí)的位置由電中性條件本征半導(dǎo)體的費(fèi)米能級(jí)Ei基本位于禁帶中線處2024/5/1711本征費(fèi)米能級(jí)位于禁帶中線處，滿足n0＝p0的關(guān)系。但是由于導(dǎo)帶有效狀態(tài)密度Nc和價(jià)帶有效狀態(tài)密度Nv中分別含有電子狀態(tài)密度有效質(zhì)量mdn和價(jià)帶空穴狀態(tài)密度有效質(zhì)量mdp。由于兩者數(shù)值上的差異，使本征半導(dǎo)體的費(fèi)米能級(jí)偏離禁帶中央。如果費(fèi)米能級(jí)偏離禁帶中線很小，可以認(rèn)為費(fèi)米能級(jí)基本上位于禁帶中央。2024/5/1712

雜質(zhì)能級(jí)上的電子和空穴雜質(zhì)能級(jí)的分布函數(shù)：電子或空穴占據(jù)雜質(zhì)能級(jí)的幾率能帶中