半导体本征浓度怎么计算

一定的电荷转移我们可以用以下公式对本征半导体中的自由电子的浓度进行计算：

ni（T）＝AT3/2e－EG/2kT式中，

EG——电子挣脱共价键束缚所需要的能量，单位是eV（电子伏），又被称为禁带宽度；

T——温度；

A——系数；

k——波耳兹曼常数（1．38×10－23J/K）；

e——自然对数的底。

(1)半导体能带结构中,导带最低点与价带最高点之间的能量差称为禁带宽度,以Eg表示(单位为电子伏特ev).若禁带宽度Eg<2ev,则称为窄禁带半导体,如锗(Ge),硅(Si),砷化镓(GaAs),磷化铟(InP)

(2)价带和导带之间的能量值,称为禁带宽度.当固体受光照射时,仅有比禁带宽度能量大的光被吸收,价带的电子激发至导带,结果价带缺少电子,即发生空穴.

(3)该区域的大小称为禁带宽度,其能差为带隙能,半导体的带隙能一般为02～30eV.当用能量等于或大于带隙能的光照射催化剂时,价带上的电子被激发,越过禁带进入导带,同时在价带上产生相应的空穴,即生成电子空穴对.

(4)导带的能量下边界和价带的能量上边界之间的间隙。根据能带理论,固体中运动电子的能量谱值系由一系列准连续的具有一定宽度的能带(称为允带)所组成。两个相邻的允带之间的区域为不能被电子占据的能量禁区,称为禁带。禁带所覆盖的能量区间即为禁带宽度,用Eg表示。在室温下,半导体材料锗、硅、砷化镓的禁带宽度依次?

(5)砷化镓GaAs是典型的直接跃迁材料，当光子能量Ay大于禁带宽度Eg(t)时，对光的吸收系数可以写成即吸收系数和禁带宽度Eg(t)有直接的关系。而根据M.B.盘尼酉的研究，在20—973K的温度范围内，砷化镓材料的禁带宽度Eg(t)与温度t的关系式为：式中：Eg(0)为温度为0K的禁带能量，Eg(0)＝1.522eV；a为经验常数，a＝O.00058eV/K6为经验常数，b＝300K.这样，就可看出吸收系数和温度的关系。最后，可以得出它的透过串T和吸收系数。的关系式(即和温度的关系式)：式中：R为反射系数；X为砷化镓材料的厚度；n1、n2为界面两侧的折射率

半导体能带理论

分析半导体能带理论，必须从能级，能带，禁带，价带，导带开始。因此分析如下：

能级（Enegy Level）：在孤立原子中，原子核外的电子按照一定的壳层排列，每一壳层容纳一定数量的电子。每个壳层上的电子具有分立的能量值，也就是电子按能级分布。为简明起见，在表示能量高低的图上，用一条条高低不同的水平线表示电子的能级，此图称为电子能级图。能带（Enegy Band）：晶体中大量的原子集合在一起，而且原子之间距离很近，以硅为例，每立方厘米的体积内有5×1022个原子，原子之间的最短距离为0.235nm。致使离原子核较远的壳层发生交叠，壳层交叠使电子不再局限于某个原子上，有可能转移到相邻原子的相似壳层上去，也可能从相邻原子运动到更远的原子壳层上去，这种现象称为电子的共有化。从而使本来处于同一能量状态的电子产生微小的能量差异，与此相对应的能级扩展为能带。 禁带（Forbidden Band）：允许被电子占据的能带称为允许带，允许带之间的范围是不允许电子占据的，此范围称为禁带。原子壳层中的内层允许带总是被电子先占满，然后再占据能量更高的外面一层的允许带。被电子占满的允许带称为满带，每一个能级上都没有电子的能带称为空带。 价带（Valence Band）：原子中最外层的电子称为价电子，与价电带。 导带（Conduction Band）：价带以上能量最低的允许带称为导带。 导带的底能级表示为Ec，价带的顶能级表示为Ev，Ec与Ev之间的能量间隔称为禁带Eg。 半导体的导电作用是通过带电粒子的运动（形成电流）来实现的，这种电流的载体称为载流子。半导体中的载流子是带负电的电子和带正电的空穴。对于不同的材料，禁带宽度不同，导带中电子的数目也不同，从而有不同的导电性。例如，绝缘材料SiO2的Eg约为5.2eV，导带中电子极少，所以导电性不好，电阻率大于1012Ω·cm。半导体Si的Eg约为1.1eV，导带中有一定数目的电子，从而有一定的导电性，电阻率为10-3—1012Ω·cm。金属的导带与价带有一定程度的重合，Eg=0，价电子可以在金属中自由运动，所以导电性好，电阻率为10-6—10-3Ω·cm。

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