1

المرجع الالكتروني للمعلوماتية

تاريخ الفيزياء

علماء الفيزياء

الفيزياء الكلاسيكية

الميكانيك

الديناميكا الحرارية

الكهربائية والمغناطيسية

الكهربائية

المغناطيسية

الكهرومغناطيسية

علم البصريات

تاريخ علم البصريات

الضوء

مواضيع عامة في علم البصريات

الصوت

الفيزياء الحديثة

النظرية النسبية

النظرية النسبية الخاصة

النظرية النسبية العامة

مواضيع عامة في النظرية النسبية

ميكانيكا الكم

الفيزياء الذرية

الفيزياء الجزيئية

الفيزياء النووية

مواضيع عامة في الفيزياء النووية

النشاط الاشعاعي

فيزياء الحالة الصلبة

الموصلات

أشباه الموصلات

العوازل

مواضيع عامة في الفيزياء الصلبة

فيزياء الجوامد

الليزر

أنواع الليزر

بعض تطبيقات الليزر

مواضيع عامة في الليزر

علم الفلك

تاريخ وعلماء علم الفلك

الثقوب السوداء

المجموعة الشمسية

الشمس

كوكب عطارد

كوكب الزهرة

كوكب الأرض

كوكب المريخ

كوكب المشتري

كوكب زحل

كوكب أورانوس

كوكب نبتون

كوكب بلوتو

القمر

كواكب ومواضيع اخرى

مواضيع عامة في علم الفلك

النجوم

البلازما

الألكترونيات

خواص المادة

الطاقة البديلة

الطاقة الشمسية

مواضيع عامة في الطاقة البديلة

المد والجزر

فيزياء الجسيمات

الفيزياء والعلوم الأخرى

الفيزياء الكيميائية

الفيزياء الرياضية

الفيزياء الحيوية

الفيزياء العامة

مواضيع عامة في الفيزياء

تجارب فيزيائية

مصطلحات وتعاريف فيزيائية

وحدات القياس الفيزيائية

طرائف الفيزياء

مواضيع اخرى

علم الفيزياء : الفيزياء الحديثة : فيزياء الحالة الصلبة : أشباه الموصلات :

The Intrinsic Carrier Concentration

المؤلف:  Donald A. Neamen

المصدر:  Semiconductor Physics and Devices

الجزء والصفحة:  p 110

17-5-2017

3070

The Intrinsic Carrier Concentration

For an intrinsic semiconductor, the concentration of electrons in the conduction band is equal to the concentration of holes in the valence band. We may denote ni and pi as the electron and hole concentrations, respectively, in the intrinsic semiconductor. These parameters are usually referred to as the intrinsic electron concentration and intrinsic hole concentration. However, ni = pi, so normally we simply use the parameter ni as the intrinsic carrier concentration, which refers to either the intrinsic electron or hole concentration.

The Fermi energy level for the intrinsic semiconductor is called the intrinsic Fermi energy, or EF = EFi.  Then we can write

(1)

and

(2)

If we take the product of Equations (1) and (2), we obtain

(3)

or

(4)

where Eg is the bandgap energy. For a given semiconductor material at a constant temperature, the value of ni is a constant, and independent of the Fermi energy.

The intrinsic carrier concentration for silicon at T = 300 K may be calculated by using the effective density of states function values from Table 1.1. The value of ni calculated from Equation (4) for Eg = 1.12 eV is ni = 6.95 × 109 cm-3. The commonly accepted value of ni for silicon at T = 300 K is approximately 1.5 × 1010 cm-3. This discrepancy may arise from several sources. First, the values of the effective masses are determined at a low temperature where the cyclotron resonance experiments are performed. Since the effective mass is an experimentally determined parameter, and since the effective mass is a measure of how well a particle moves in a crystal, this parameter may be a slight function of temperature. Next, the density of states function for a semiconductor was obtained by generalizing the model of an electron in a three-dimensional infinite potential well. This theoretical function may also not agree exactly with experiment. However, the difference between the theoretical value and the experimental value of ni is approximately a factor

Table 1.1 Effective density of states function and effective mass values

Table 1.2 Commonly accepted value of ni at T = 300K.

of 2, which, in many cases, is not significant. Table 1.2 lists the commonly accepted values of ni for silicon, gallium arsenide, and germanium at T = 300 K.

The intrinsic carrier concentration is a very strong function of temperature. Figure 1.1 is a plot of ni from Equation (4) for silicon, gallium arsenide, and germanium as a function of temperature. As seen in the figure, the value of ni for these semiconductors may easily vary over several orders of magnitude as the temperature changes over a reasonable range.

Figure 1.1 The intrinsic carrier concentration of Ge, Si, and GaAs as a function of temperature.

EN

تصفح الموقع بالشكل العمودي