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半导体器件能带图禁带宽度的影响准Fermi能级对于本征半导体，在Ef处电子被占据概率为1/2，不随T变化，位置在禁带中央。EcEvFfn•在温度不很高时，EF以上的能级基本上是空着的（例如，导带就是如此，其中的自由电子很少），EF以下的能级基本上是被电子填满了的（例如，价带就填满了价电子，其中的自由空穴很少）；在EF以上、并越靠近EF（即E-EF越小）的能级，被电子所占据的几率就越大。对于n型半导体，因为导带中有较多的电子（多数载流子），则Fermi能级EF必将靠近导带底（EC）；同时，掺入施主杂质的浓度越高，Fermi能级就越靠近导带底。对于p型半导体，因为价带中有较多的自由空穴（多数载流子），则Fermi能级EF在价带顶（EV）之上、并必将靠近EV；这时，价带中越是靠近EF的的能级，就被空穴占据的几率越大；同时，掺入受主的杂质浓度越高，Fermi能级就越靠近价带顶。外加电压对能带的影响由于能带图绘制的是电子的能量，所以电压越高，能带图越低；电压越低，能带图越高。)(-)(xqVxEc常数PN结的能带图在平衡态下PN结有统一的费米能级Ef，由于载流子的漂移和扩散过程保持平衡，所以在空间电荷区产生了一个内建电势Vb使得能带发生弯曲。内建电势由掺杂浓度Na和Nb决定，Na和Nb越大，Vbi越大。硅PN结Vbi的典型值为0.9V.qVbi此时PN结处于非平衡状态，不再具有统一的费米能级，产生了电子和空穴的准费米能级。正向偏压使得势垒高度减小，载流子的扩散运动大于漂移运动。当载流子注入到对方区域后边扩散边复合产生一定的浓度梯度，形成稳态分布。表现出多数载流子的积累。正偏PN结反偏PN结加入反向偏压使得势垒高度增加，扩散运动大于漂移运动表现出少数载流子的抽取。载流子的产生/复合过程直接跃迁间接跃迁伴随着光子辐射/吸收的直接跃迁（无光子的）俄歇（Auger）跃迁：三粒子过程伴随着声子发射/吸收的间接跃迁俄歇（Auger）跃迁：三粒子过程直接跃迁过程复合中心和陷阱能级•复合中心是半导体中的一种深能级杂质或缺陷所产生的一种特殊束缚状态。复合中心的能级是处在禁带中较深的位置（即靠近禁带中央），故复合中心杂质往往又称为深能级杂质。产生复合中心的深能级杂质是与所取代的基体原子具有同价电子数目而电负性不同的一类杂质。•例如对于GaP半导体中的N和Bi杂质，由于N、P、Bi的电负性分别为3.0、2.1、1.9.当N取代了晶格上的P之后，N比P有更强的获得电子的倾向，则可以吸引一个导带的电子而成为负离子——电子陷阱。Bi比P具有更强的给予电子的能力，则可以吸引一个价带的空穴成为正离子——空穴陷阱。•这类深能级杂质不会像施主杂质和受主杂质一样产生长程作用，但可以产生短程作用，从而在禁带中产生能够起到陷阱作用的束缚态——陷阱能级。•为了控制半导体少数载流子的寿命，有时（例如在高速开关器件中）需要有意掺入起复合中心作用的杂质；一般用作为复合中心的杂质都是重金属元素，使用最多的Au和Pt。间接跃迁过程为了控制半导体少数载流子的寿命，有时（例如在高速开关器件中）需要有意掺入起复合中心作用的杂质；一般用作为复合中心的杂质都是重金属元素，使用最多的Au和Pt。EcEfEvEfEvEc5.6eV5eV1.PN结正偏还是反偏？请计算偏转电压。2.请计算PN结的内建电势。3.P区和N区的掺杂比例为4:1，请分别计算出耗尽层中P区和N区的电压。