:n型硅掺砷后,其费米能级怎样移动?

:n型硅掺砷后,其费米能级怎样移动?,第1张

磷5价元素,形成n型半导体,电子为杂质载流子,掺杂越多,此时的费米能级偏离导带和价带的中心(本征费米能级基本位于中心)靠近导带,也就是施主能级(杂质能级),此时电子更容易跨越禁带成为自由载流子。所以应该说杂质能级高于本征费米能级。

对于金属,绝对零度下,电子占据的最高能级就是费米能级。费米能级的物理意义是,该能级上的一个状态被电子占据的几率是1/2。在半导体物理中,费米能级是个很重要的物理参数,只要知道了它的数值,在一定温度下,电子在各量子态上的统计分布就完全确定了。

它和温度,半导体材料的导电类型,杂质的含量以及能量零点的选取有关。n型半导体费米能级靠近导带边,过高掺杂会进入导带。p型半导体费米能级靠近价带边,过高掺杂会进入价带。将半导体中大量电子的集体看成一个热力学系统,可以证明处于热平衡状态下的电子系统有统一的费米能级。

扩展资料

自旋为半整数的粒子。比如电子、质子、中子等以及其反粒子。在一组由全同粒子组成的体系中,如果在体系的一个量子态(即由一套量子数所确定的微观状态)上只容许容纳一个粒子,这种粒子称为费米子。

或者说自旋为半整数(1/2,3/2…)的粒子统称为费米子,服从费米-狄拉克统计。费米子满足泡利不相容原理,即不能两个以上的费米子出现在相同的量子态中。轻子,核子和超子的自旋都是1/2,因而都是费米子。自旋为3/2,5/2,7/2等的共振粒子也是费米子。

中子、质子都是由三种夸克组成,自旋为1/2。奇数个核子组成的原子核。因为中子、质子都是费米子,故奇数个核子组成的原子核自旋是半整数。

参考资料来源:百度百科-费米能级

E(0)是指波矢k=0状态的能量。若E(0)是导带底,则其它任何k态的能量E(k),都必将大于E(0),即有E(k)>E(0);若E(0)是价带顶的能量,则其它任何k态的能量E(k),都必将小于E(0),即有E(k)<E(0)。

MOSFET电晶体的基体端(Body 或 Substrate)通常是与源极端(Source)等电位,也就是源极-基体接面(source-body junction)的电压()为零,这时候是没有基体效应的. 当我们在MOSFET电晶体的基体端加上偏压Vbs,根据半导体物理的理论,基体端的准电子费米能阶(Efn)会从准电洞费米能阶(Efp)偏移Vbs的大小,如此会改变MOSFET电晶体的临限电压(Threshold voltage, VT),这种效应称为基体效应. 基体端的偏压Vbs与临限电压VT的关系式如下: VT=VT0+γ[ √│2Φf-Vbs │- √│2Φf│] , (根号内的是绝对值) VT: 加上基体端的偏压Vbs时的临限电压 VT0 :没有基体效应(基体端的偏压Vbs=0)时的临限电压 γ: 基体因子(body factor, 随Substrate掺杂浓度N, 闸极氧化层电容值Cox而改变) Φf : 基体端的本质费米能阶(Efi)和费米能阶(Ef)的电位差 基体端的偏压Vbs, 一般都是逆向偏压(reversed bias),也就是Vbs<0,所以不管是NMOS或是PMOS,有基体效应时的VT值都是绝对值变大的. 就积体电路制造来说,消除基体效应是必要的,否则MOSFET电晶体的VT值会变动,而改变电路特性. 一般CMOS制程, 是把所有NMOS的基体端都接到电路的最负端(接地端GND),所有PMOS的基体端都接到电路的最正端(电源端Vdd),如此可得Vbs=0就没有基体效应了.


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