半導體物理計算什麼單位

『壹』 半導體物理學（1）

根據量子統計理論，服從泡利不相容原理的電子遵循費米統計率。對於一個能量為E的一個量子態被一個電子占據的概率為

f(E)稱為電子的費米分布函數。式子中的 稱為費米能級或費米能量，它和溫度、半導體材料的導電類型、雜質含量以及能量零點的選取有關。它可以由半導體中能帶內所有量子態中被電子占據的量子態數應該等於電子總數來決定，即

由統計理論證明，費米能級 是系統的化學勢，即

式子中， 代表系統的化學勢，F是系統的自由能。上式的意義是：當系統處於熱平衡狀態，也不對外作功的情況下，系統增加一個電子所引起系統自由能的變化等於系統的化學勢，處於熱平衡的系統由統一的化學勢，因此費米能級是統一的。

當T>0K時，

上述結果說明，系統溫度一定的情況下，如果量子態的能量比費米能級低，則概率大；反之則小。在溫度為0K時電子全部分布在費米能級以下的量子態；溫度不是很高時大於費米能級的量子態幾乎沒有電子分布。

如果我們讓 ，那麼會有

這時候，令 ，則我們有

這就是玻爾茲曼分布函數，在電子能量遠大於費米能級的時候，費米分布近似為玻爾茲曼分布。對於空穴， 就是空穴的分布函數，類似的有

這里表示的與電子相反，費米能級以上空穴分布多，以下分布少。

在半導體中最常遇到的是費米能級位於禁帶內，故價帶空穴、導帶電子滿足近似條件，可以用玻爾茲曼分布來計算它們的統計分布。

通常把服從玻爾茲曼統計律的電子系統稱為非簡並性系統，服從費米統計律的電子系統稱為簡並性系統。

這里首先利用推導出來的式子：

這里分別表示表示電子和空穴導帶底/價帶頂附近的狀態密度。利用:

以及近似條件可得V內電子濃度 ，空穴濃度 為

這里 ， 分別稱為導帶的有效狀態密度和價帶有效狀態密度。

相乘後得到 的表達式為：

可見，電子和空穴的濃度乘積和費米能級無關，對於一定的半導體材料，乘積只取決於溫度T，與所含雜質無關。且在一定溫度下，達到熱平衡後乘積保持恆定。

本徵半導體無雜質，因此電子和空穴成對出現。根據空穴濃度等於電子濃度有：

其中 為本徵半導體的費米能級。

一般溫度下 不是特別的大，但結合上邊式子，我們可以看出，隨著溫度的升高， 會迅速增大。因此 半導體對溫度的敏感性很高。在實際中，半導體會有一個極限工作溫度，超過這個溫度會使得器件失效。一般雜質濃度高、帶隙大的半導體極限溫度會高。

首先雜質能級與能帶中的能級有區別，施主雜質能級只能是：1、被一個有任意自旋的電子占據；2、不接受電子。施主能級不允許同時被自旋方向相反的兩個電子所佔據，所以不能套用玻色分布來表徵統計分布。可以推導出的式子如下：

是施主雜質的基態簡並度， 是受主能級的基態簡並度，通常稱為簡並因子。

下邊是分析雜質半導體時的一些參量：

分析基礎：

（1）低溫弱電離區：大部分施主雜質仍為電子占據，只有很少的施主雜質發生電離，少數施主雜質進入導帶。但這個時候仍然是施主雜質提供的導帶電子更多，因此本徵激發的那部分可以忽略。有

（2）強電離區（飽和區）：大部分雜質都幾乎電離，即 ，此時， 。所以這時候有：

注意，嚴格來說，室溫下，雜質濃度比本徵載流子濃度大一個數量級以上才能認為保持以雜質電離為主的情況。

（3）過渡區

（4）高溫本徵激發區：此時本徵激發的載流子數遠多於雜質電離產生的載流子數。雜質濃度越高這個溫度也越高。

（1）低溫弱電離區：

（2）強電離區（飽和區）

（3）過渡區

隨著溫度升高，n型半導體的費米能級從靠近施主雜質能級不斷下移到禁帶中線處；p型半導體的費米能級從靠近受主雜質能級不斷上移到禁帶中線處。而載流子則從以受主電離為主轉化到以本徵激發為主要來源。當溫度一定，費米能級的位置有雜質濃度決定。這說明雜質半導體中，費米能級的位置不僅反映了半導體的導電類型，而且反映了半導體的摻雜水平。

『貳』 學過半導體物理的看一下這個題，要有詳細的解答過程

解：

『叄』 半導體物理h是多少

半導體物理h是表示小時。

小時不是時間的國際單位制基本單位（時間的國際單位制基本單位是秒），而是與國際單位制基本單位相協調的輔助時間單位。

大寫字母H的含義：

1、在化學中，表示元素氫的化學符號，或表示1個氫原子。或表示原子構成的物質。

2、在數學幾何中，小寫h代表高度。

3、在哈勃定律中，H表示哈勃常數。

4、在量子物理學中，表示「哈密頓算符」，小寫h代表普朗克常數。(其值約為6.626196×10^-34J·s) 。

5、在國際單位制中，表示電感單位的亨利 。

6、在醫葯批准字型大小中，表示化學葯品，海洛因的縮寫。

『肆』 半導體物理與器件題目，求費米能級

這個可以用作圖法

用這個公式

with respect to the valence band energy level的意思是，根據價帶和導帶的能級寫出費米能級

因為你計算得到的都是費米能級和導帶或者禁帶的差值，必須用實際的導帶或者禁帶的值減去或者加上這個差值才是實際的值