半导体物理学第七章（2）.pdf

V G C d i i C s C C i 2V 1/ 2 (1+ ) V 0 平带电容和德拜长度 先定性地分析一下在表面层内杂质上电荷分布的 问题。为具体起见，我们以n型半导体有表面势垒 的情况为例。 图35.4 中表示出三种典型的情况：( 甲) 半导体内部费 米能级在施主能级以上，绝大部分施主没有离化，同 时势垒不高，所以在表面层内费米能级仍旧高于施主 能级。在这种情况下，由于在表面层内施主能级随静 电势能提高，比在内部更为接近费米能级，因此离化 程度也比内部增加。这样，空间电荷显然不仅是由于 导带内电子比内部少，而且部分地还由于带正电的离 化施主比内部多。 + + ρ( ) / ( ) ( ) ( ) ( ) x e N D x − n x + p x N D x + N n ( ) ( ) − + p 0 p x n x D 0 0 0 (乙) 半导体内部费米能级远在施主能级的下面，所以施 主几乎已全部离化，换句话说，半导体处于所谓电导率 饱和的范围（在常温下，一般用的Ge和Si材料处于这种 情况) ．在势垒内，施主能级比内部要高，所以离化程度 更高，但由于本来已基本上全部离化，所以实际上，施 主上的电荷和内部没有多少区别，都可以看作是全部离 化，每个施主带电+e 。 （1）当势垒不高时，表面层的空间电荷只是由于导带 内电子比内部减少，因而不能全部中和施主电荷，结果 造成带正电的空间电荷。（2 ）当表面势垒足够高，导 带内电子相对内部减少很多，可以认为已基本耗尽，依 + 旧可以用耗尽近似处理。 N D 0 −n0 + p 0 0 + (1)ρ(x ) / e N D (x ) −n(x ) +p (x ) N D −n(x ) n0 −n(x ), p (x ) n(x ) (2)ρ(x ) / e N D +(x ) −n(x ) +p (x ) N D −n(x ) +p (x ) N D n(x ), p (x ) n0 ≈N D （丙）在半导体内部费米能级比施主能级高，很多施主 没有离化，保持电中性状态。然而，由于势垒较高， 或是在内部EF 比施主能级高得有限，所以在势垒的部 分区域中，费米能级已远在施主能级之下，