多子浓度与温度无关其原因是

多子浓度与温度无关其原因是,第1张

我先来理解楼主的问题,暂拿N型举例,楼主是不是这样认为:多子之所以称之为多子,就是因为硅片上掺杂的5价磷电子多,相应地半导体内部电子浓度远大于空穴浓度,就算是温度上升,一个空穴的出现必然伴随着一个电子的出现,基于之前悬殊的浓度差,这二者怎么会相等呢?

既然问题中心是浓度差,我们就必须先来搞清楚载流子浓度到底是一个什么量纲,课本上给出的定义是单位体积中载流子的个数(个/mm^3).这样的话,让我们考虑一个极限情况,也就是现在半导体的温度已经足够大,大到所有的电子都已经脱离共价键,原子核的束缚,对应所有的空穴都已经腾出位置,那么,现在这个所谓的多子和少子的浓度差,肯定已经小到可以忽略不计(模电始终是一门定性分析大于定量分析的科学)的地步.

模电课本上之所以会这样说,目的不是想强调多子和少子的浓度变化是指数级增长还是线性增长,而是想强调温度对于一个半导体器件的影响是很重要的,举个例子来说,早期晶体管的实际应用中,温度补偿型电路就是很好地利用了二极管受温度影响较大这一特点来稳定静态工作点.

如果深入到量子力学来谈,事实上,温度对半导体的影响是在影响原子内部的能带分布和能隙的间隔,站在能量守恒的角度上看,无论是能带的变化还是能级的跃迁,都是一个几率的问题,外界给予半导体能量,不会无缘无故消失,而是转换成电子的动能或者势能,粗鄙地假设下,不妨将电子映射成动能,空穴映射成势能,可能更加便于理解.

我来回答一下,本人某电微电子科学与工程专业,有表述不当之处,望批评指正。影响半导体禁带宽度的因素主要有两种:温度与掺杂浓度。(以si、Ge、GaAs半导体为主)1、半导体禁带宽度具有负温度系数: 从原子到晶体,经过价键杂化(即:sp3杂化),一条原子能级一般对应多个能带。当温度升高时,晶体的原子间距增大,能带宽度虽然变窄,但禁带宽度却是减小的。(这里解释一下,虽然原子间距增大了,并且能带宽度变窄了,但是此时有多条能带,相对来说,禁带宽度是变小的);2、掺杂浓度升高时,由于杂质能级的出现,可能导致禁带宽度变窄:其实这一点从本质来解释是不太好理解的,我这里举个例子,再给出我个人的一些理解,希望可以帮助你理解这一点。例:在BJT中,发射区高掺杂会导致禁带宽度变窄。我个人理解是,有了杂质能级的加入,导电性增强,就像把禁带宽度一分为二,原先的阻碍减少了一部分,相当于禁带宽度变窄了。(纯属个人理解)


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