半导体材料与性质.PDF

Chapter 1 半導體元件及基本運用 1.1 半導體材料與性質 Southern Taiwan University 1.1 半導體材料與性質 1. 本質半導體  沒有其他種類原子在其內的單晶半導體材料，其內部的電子與電洞的濃度相 同(主要影響濃度的因素為溫度)  本質載子濃度 (Intrinic Carrier Concentration)= B:與半導體材料有關( ) Eg:Bandgap Energy(eV) T:絕對溫度(ºK) k:波兹曼常數( )  When T=0 K(絕對溫度=0) 此時矽為絕緣體(Insulator) ，沒有電流在其內流動 When T 隨時間上升 此時就有電子脫離共價鍵游離出來，Eg 稱為能隙能量(Bandgap Energy) →→→ 一個價電子至少獲取某一個最小的能量，方能游離出來 在常溫下: 大Eg→絕緣體 小Eg→導體 2. 非本質半導體  施體(Donor)雜質原子的半導體 →n 型半導體(n-type Semiconductor) 受體(Acceptor)雜質原子的半導體 →p 型半導體(p-type Semiconductor)  含雜質原子的材料稱為非本質半導體(Extrinsic Semiconductor)或參雜半導體 (Doped Semicondutor)  經由控制電子電洞的濃度，決定材料的導電度  在熱平衡之下，半導體中電子與電洞濃度之間的基本關係式為 其中 電子之熱平衡濃度 電洞之熱平衡濃度 3. 漂移及擴散電流 Southern Taiwan University  有兩個力量導致電子與電洞移動 I. 漂移(Drift):電場所造成 施加一個電場使電子與電洞因受力而產生淨漂移(速度與淨位移) 其中 電子移動率 ( ) 其中 電洞移動率 ( ) If Si(矽) → ， 漂移速度 、 →可得漂移電流密度 其中 電子濃度