熱平衡狀態順向偏壓逆向偏壓(+)(-)(-)(+)• 热平衡状态下，电子浓度为：• 电子电流正比于表面电子浓度• 正向偏压下，电子浓度为：• 故正向偏压下的净电流为：表面Ec与EF的距离此式反向偏压也可使用， 將VF改为-VR即可其中A＊成为有效Richardson 常數（A/K2- cm2），与有效质量有关，因为可产生 热载流子发射的电子浓度在计算時会 用到gc(E)(导带状态密度)，故与m*有 关热载流子发射下，电子净电流可表示为其中饱和电流密度（正向偏压 時为正，反向偏压時为负 ）n型硅为110，p型硅为32； n型砷化鎵为8，p型砷化鎵为74MIS能级图表面势为负值时，表面处能带向上弯曲，，在热平衡 状态下，半导体内费米能级为一定值，随着向表面接 近，价带顶将逐渐移近甚至超过费米能级，同时，价 带中的空穴浓度也随之增加，结果表面层内出现空穴 的堆积而带正电表面空间电荷层 的三种状态（主要讨论p型半导体）1）多数载流子堆积状态－－－－－－－ EFp当表面势为正值时，表面处能带向下弯曲，越接近表 面，费米能级离价带顶越远，价带顶空穴浓度随之降 低，在靠近表面的一定区域内，价带顶比费米能级低 的多，根据波尔兹曼分布，表面处空穴浓度将比体内 浓度低的多。
2）多数载流子耗尽状态－－－－－－－ p在2）的基础上，表面处能带进一步向下弯曲，越接 近表面，表面处费米能级可能高于禁带中央能量，即 ，费米能级离导带底比离价带顶更近一些，表面电子 浓度超过空穴浓度，形成了与原来半导体导电类型相 反的一层3）少数载流子反型状态－－－－－－－ - -- --N型半导体①在室温下，锗的有效状态密度Nc＝1.05×1019cm－3， Nv＝5.7×1018cm－3，试求锗的载流子有效质量mn*和 mp*计算77k时的Nc和Nv已知300k时，Eg＝0.67eV 77k时Eg＝0.76eV求这两个温度时锗的本征载流子 浓度②77k，锗的电子浓度为1017cm－3，假定浓度为零，而 Ec－ED＝0.01eV,求锗中施主浓度ND为多少？[解] ①室温下，T=300k（27℃）,k0=1.380×10-23J/K，h=6.625×10-34J·S， 对对于锗锗：Nc＝1.05×1019cm－3，Nv=5.7×1018cm－3：77k时的Nc和Nv：求300k时的ni：求77k时的ni：②77k时： Ec－ED＝0.01eV＝0.01×1.6×10-19；T＝77k；k0＝1.38×10-23； n0＝1017；Nc＝1.365×1019cm-3；计算含有施主杂质浓度ND＝9×1015cm-3及受主杂质 浓度为1.1×1016cm-3的硅在300k时的电子和空穴浓 度以及费米能级的位置。
[解]对于硅材料：ND=9×1015cm-3；NA＝1.1×1016cm-3；T＝300k时 ni=1.5×1010cm-3：且掺施主杂质的ND＝1015cm-3n型硅，由于光的照射产 生了非平衡载流子Δn＝Δp＝1014cm-3试计算这种 情况下准费米能级的位置，并和原来的费米能级做 比较 [解] n-Si，ND＝1015cm-3，Δn＝Δp＝1014cm-3光照后的半导导体处处于非平衡状态态：室温下，EgSi＝1.12eV；比较：由于光照的影响，非平衡多子的准费米能级与原来的费米能级相比较偏离不多，而非平衡少子的费米能级与原来的费米能级相比较偏离很大用强光照射n型样品，假定光被均匀地吸收，产生过剩载 流子，产生率为gL,空穴寿命为1）写出光照下过剩载流子所满足的方程；（2）求出光照下达到稳定状态时的过载流子浓度在一个n型半导体样品中，过剩空穴浓度为1013cm-3, 空穴的寿命为100us计算空穴的复合率 画出p型半导体在光照（小注入）前后的能带图，标 出原来的的费米能级和光照时的准费米能级 EcEiEvEcEFEiEvEFpEFn光照前光照后室温下，p型半导体中的电子寿命为=350us，电子的 迁移率un=3600cm-2/(Vs)。