什麼是非簡併半導體,非簡併半導體的遷移率和擴散係數之間有什麼聯絡

時間 2021-08-11 17:42:29

1樓:百度文庫精選

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(什麼是簡併?什麼是非簡併?什麼時候才出現簡併?)

簡併(或者退化)系統也就是表現出顯著量子效應的量子系統,出現量子效應時的溫度稱為簡併溫度(退化溫度)。相反,不呈現量子效應的系統就是非簡併系統。(1)電子簡併態的概念有三個方面的具體含義:

①具有相同能量的多個態,即為簡併狀態(簡併態)。例如si半導體的價帶頂附近處,輕空穴帶和重空穴帶重疊——簡併,則有的輕空穴態與重空穴態具有相同的能量,它們就是簡併態。

②電子狀態的簡併,從本質上來說,也就意味著是量子效應起作用的情況;同時,這也就意味著是需要考慮泡裡不相容原理限制的情況。

③從電子按能量的分佈來說,簡併載流子遵從f-d分佈函式,而非簡併載流子遵從b-e分佈函式。這是量子效應的直接結果。因此對於非簡併載流子可以簡單地採用經典統計分佈函式來討論,但是對於簡併載流子則必須採用複雜的量子統計分佈函式來討論。

其中載流子遵從經典的boltzmann統計分佈的半導體就是非簡併半導體。

對於導電的載流子——自由的電子和空穴,簡併狀態的概念也同樣適用。

具有簡併狀態的載流子就是簡併載流子,相應的材料即為簡併材料。

所有金屬中載流子的狀態就具有以上三個方面的含義,因此其中的載流子都是簡併載流子,從而金屬也就必然是簡併材料。②

2樓:月似當時

採用複雜的量子統計分佈函式來討論,其中載流子遵從經典的boltzmann統計分佈的半導體就是非簡併半導體。

另,載流子即容易出現量子特性,這時的載流子就是簡併載流子。

以簡併載流子導電為主的半導體就是簡併半導體,否則,若是以非簡併載流子導電為主的半導體就是非簡併半導體。

前兩種情況是可以人為控制的。所以,低摻雜的半導體或者高溫下的半導體,都將是非簡併半導體

3樓:匿名使用者

其中載流子遵從經典的boltzmann統計分佈的半導體就是非簡併半導體。這在兩種情況下容易出現:

一是摻雜濃度較低,半導體中的載流子濃度不大,則電子只佔據導帶底附近的一些能級,空穴只佔據價帶頂附近的一些能級,不需要考慮泡裡不相容原理的限制,即可認為這些載流子遵從經典的統計分佈;

二是溫度較高,則載流子的能量相應的較大,載流子所能夠佔據的能級數目較多,這時即使半導體中有較多的載流子,但是這些載流子可以在許多能級中分佈,所以也不需要考慮泡裡不相容原理的限制,因此也可以看成為經典的載流子。

這就是說,低摻雜的半導體和較高溫度下的半導體,都可以認為是非簡併半導體。

簡併半導體性質和非簡併半導體性質的區別是什麼

4樓:匿名使用者

半導體發生簡併對應一個溫度範圍:用**的方法可以求出半導體發生簡併時,對應一個溫度範圍。這個溫度範圍的大小與發生簡併時的雜質濃度及雜質電離能有關:

電離能一定時,雜質濃度越大,發生簡併的溫度範圍越大;發生簡併的雜質濃度一定時,雜質電離能越小,簡併溫度範圍越大。簡併半導體的載流子濃度:對於n型半導體,施主濃度很高,使費米能級接近或進入導帶時,導帶底附近底量子態基本上已被電子佔據,導帶中底電子數目很多的條件不能成立,必須考慮泡利不相容原理的作用。

這時,不能再用玻耳茲曼分佈函式,必須用費米分佈函式來分析導帶中電子的分佈問題。這種情況稱為載流子的簡併化。發生載流子簡併化的半導體稱為基本半導體,對於p型半導體,其費米能級接近價帶頂或進入價帶,也必須用費米分佈函式來分析價帶中空穴的分佈問題。

簡併時的雜質濃度:對n型半導體,半導體發生簡併時,摻雜濃度接近或大於導帶底有效狀態密度;對於雜質電離能小的雜質,則雜質濃度較小時就會發生簡併。對於p型半導體,發生簡併的受主濃度接近或大於價帶頂有效狀態密度,如果受主電離能較小,受主濃度較小時就會發生簡併。

非簡併半導體的遷移率和擴散係數之間有什麼聯絡

5樓:小貓咪在吸奶

採用複雜的量子統計分佈函式來討論,其中載流子遵從經典的boltzmann統計分佈的半導體就是專非簡併屬半導體。

另,載流子即容易出現量子特性,這時的載流子就是簡併載流子。

以簡併載流子導電為主的半導體就是簡併半導體,否則,若是以非簡併載流子導電為主的半導體就是非簡併半導體。

前兩種情況是可以人為控制的。所以,低摻雜的半導體或者高溫下的半導體,都將是非簡併半導體

物理中“簡併”是什麼含義?或者還有數學解釋。

6樓:匿名使用者

1、 簡併半導體的載流子濃度:對於n型半導體,施主濃度很高,使費米能級接近或進入導帶時,導帶底附近底量子態基本上已被電子佔據,導帶中底電子書目很多, 的條件不能成立,必須考慮泡利不相容原理的作用。這時,不能再用玻耳茲曼分佈函式,必須用費米分佈函式來分析導帶中電子的分佈問題。

這種情況稱為載流子的簡併化。發生載流子簡併化的半導體稱為基本半導體,對於p型半導體,其費米能級接近價帶頂或進入價帶,也必須用費米分佈函式來分析價帶中空穴的分佈問題。

2、 簡併時的雜質濃度:對n型半導體,半導體發生簡併時,摻雜濃度接近或大於導帶底有效狀態密度;對於雜質電離能小的雜質,則雜質濃度較小時就會發生簡併。對於p型半導體,發生簡併的受主濃度接近或大於價帶頂有效狀態密度,如果受主電離能較小,受主濃度較小時就會發生簡併。

對於不同種類的半導體,因導帶底有效狀態密度和價帶頂有效密度各不相同。一般規律是有效狀態密度小的材料,其發生簡併的雜質濃度較小。

課程難點:半導體發生簡併對應一個溫度範圍:用**的方法可以求出半導體發生簡併時,對應一個溫度範圍。

這個溫度範圍的大小與發生簡併時的雜質濃度及雜質電離能有關:電離能一定時,雜質濃度越大,發生簡併的溫度範圍越大;發生簡併的雜質濃度一定時,雜質電離能越小,簡併溫度範圍越大。

基本概念:

1、 簡併半導體中雜質不能充分電離:通過分析計算,室溫下,n型矽摻磷,發生簡併的磷雜質濃度 ,經計算,電離施主濃度 ,因此矽中只有8.4%的雜質是電離的,故導帶電子濃度 。

儘管只有8.4%的雜質電離,但摻雜濃度較大,所以電子濃度還是較大。簡併半導體中雜質不能充分電離的原因:

簡併半導體電子濃度較高,費米能級較低摻雜時,遠在施主能級之上,使雜質電離程度降低(參閱§3.4 雜質能級上的電子和空穴)

2、 雜質帶導電:在非簡併半導體中,雜質濃度不算很大,雜質原子間距離比較遠,它們間的相互作用可以忽略。被雜質原子束縛的電子在原子之間沒有共有化運動,因此在禁帶中形成孤立的雜質能級。

但是在重摻雜的簡併半導體中,雜質濃度很高,雜質原子互相間很靠近,被雜質原子束縛的電子的波函式顯著重疊,雜質電子就有可能在雜質原子之間產生共有化運動,從而使孤立的雜質能級擴充套件為能帶,通常稱為雜質能帶。雜質能帶中的雜質電子,可以通過雜質原子之間的共有化運動參加導電的現象稱為雜質帶導電。

3、 簡併化條件:簡併化條件是人們的一個約定,把 與 的相對位置作為區分簡併化與非簡併化的標準,一般約定:

, 非簡併

, 弱簡併

, 簡併

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