簡(jiǎn)并半導(dǎo)體（雜質(zhì)半導(dǎo)體之一）

基本內(nèi)容

簡(jiǎn)并半導(dǎo)體：當(dāng)雜質(zhì)濃度超過一定數(shù)量后，載流子開始簡(jiǎn)并化的現(xiàn)象稱為重?fù)诫s（施主雜質(zhì)或是受主雜質(zhì)的濃度很大），即費(fèi)米能級(jí)進(jìn)入了價(jià)帶或?qū)У陌雽?dǎo)體。

1、簡(jiǎn)并半導(dǎo)體中雜質(zhì)不能充分電離：通過分析計(jì)算，室溫下，n型硅摻磷，發(fā)生簡(jiǎn)并的磷雜質(zhì)濃度，經(jīng)計(jì)算，電離施主濃度，因此硅中只有8.4%的雜質(zhì)是電離的，但摻雜濃度較大，所以電子濃度還是較大。簡(jiǎn)并半導(dǎo)體中雜質(zhì)不能充分電離的原因：簡(jiǎn)并半導(dǎo)體電子濃度較高，費(fèi)米能級(jí)較低摻雜時(shí)，遠(yuǎn)在施主能級(jí)之上，使雜質(zhì)電離程度降低（參閱§3.4 雜質(zhì)能級(jí)上的電子和空穴）

電子-內(nèi)部結(jié)構(gòu)模型圖

3、簡(jiǎn)并化條件：簡(jiǎn)并化條件是人們的一個(gè)約定，把 與 的相對(duì)位置作為區(qū)分簡(jiǎn)并化與非簡(jiǎn)并化的標(biāo)準(zhǔn)，一般約定：

Ec-Ef<=0 簡(jiǎn)并

0< Ec-Ef<=2KT 弱簡(jiǎn)并

Ec-Ef>2KT 非簡(jiǎn)并

注意：

半導(dǎo)體發(fā)生簡(jiǎn)并對(duì)應(yīng)一個(gè)溫度范圍：用圖解的方法可以求出半導(dǎo)體發(fā)生簡(jiǎn)并時(shí)，對(duì)應(yīng)一個(gè)溫度范圍。這個(gè)溫度范圍的大小與發(fā)生簡(jiǎn)并時(shí)的雜質(zhì)濃度及雜質(zhì)電離能有關(guān)：電離能一定時(shí)，雜質(zhì)濃度越大，發(fā)生簡(jiǎn)并的溫度范圍越大；發(fā)生簡(jiǎn)并的雜質(zhì)濃度一定時(shí)，雜質(zhì)電離能越小，簡(jiǎn)并溫度范圍越大。

1、簡(jiǎn)并半導(dǎo)體的載流子濃度：對(duì)于n型半導(dǎo)體，施主濃度很高，使費(fèi)米能級(jí)接近或進(jìn)入導(dǎo)帶時(shí)，導(dǎo)帶底附近底量子態(tài)基本上已被電子占據(jù)，導(dǎo)帶中底電子數(shù)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(shí)，不能再用玻耳茲曼分布函數(shù)，必須用費(fèi)米分布函數(shù)來分析導(dǎo)帶中電子的分布問題。這種情況稱為載流子的簡(jiǎn)并化。發(fā)生載流子簡(jiǎn)并化的半導(dǎo)體稱為基本半導(dǎo)體，對(duì)于p型半導(dǎo)體，其費(fèi)米能級(jí)接近價(jià)帶頂或進(jìn)入價(jià)帶，也必須用費(fèi)米分布函數(shù)來分析價(jià)帶中空穴的分布問題。

2、簡(jiǎn)并時(shí)的雜質(zhì)濃度：對(duì)n型半導(dǎo)體，半導(dǎo)體發(fā)生簡(jiǎn)并時(shí)，摻雜濃度接近或大于導(dǎo)帶底有效狀態(tài)密度；對(duì)于雜質(zhì)電離能小的雜質(zhì)，則雜質(zhì)濃度較小時(shí)就會(huì)發(fā)生簡(jiǎn)并。對(duì)于p型半導(dǎo)體，發(fā)生簡(jiǎn)并的受主濃度接近或大于價(jià)帶頂有效狀態(tài)密度，如果受主電離能較小，受主濃度較小時(shí)就會(huì)發(fā)生簡(jiǎn)并。

對(duì)于不同種類的半導(dǎo)體，因?qū)У子行顟B(tài)密度和價(jià)帶頂有效密度各不相同。一般規(guī)律是有效狀態(tài)密度小的材料，其發(fā)生簡(jiǎn)并的雜質(zhì)濃度較小。

3.一般價(jià)錢比較貴。