PVE-3.1 平衡載流子濃度/Equilibrium Carrier Concentration

2021-02-21 光不度IV

概覽

半導體中的多子和少子，由其濃度的差異來做區分

可以通過摻雜來提高平衡載流子濃度

所有在導帶和價帶中的載流子加起來，我們稱為平衡載流子濃度。

多子和少子的電荷乘積是一個常數。

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在沒有偏壓的情況下，所有在導帶和價帶中的載流子數目加起來我們稱為平衡載流子濃度。對於多子來說，平衡載流子濃度等於本徵載流子濃度加上由摻雜帶來的自由載流子數目。

在多數條件下，摻雜以後的半導體載流子濃度比本徵半導體高好幾個數量級，所以摻雜半導體的多子的數目近似等於摻雜度。

在平衡態下，多子和少子濃度的乘積是一個常數。如下是質量守恆定律的數學公式

n0p0=ni2

其中，ni 是本徵載流子濃度，n0和P0是電子和空穴的平衡載流子濃度。

用如上質量守恆定律，多子和少子的濃度計算公式為：

 

n-type: n0=ND,p0=ni2ND

 p-type: p0=NA,n0=ni2NA

其中ND是配位原子濃度，NA是受主原子濃度

這個方程表示，少子數目的減少是由於摻雜濃度提高造成的。例如，在n型材料中，一些額外的電子通過摻雜加入到材料中，從而佔據原來在價帶中的空穴，使得空穴的濃度降低。

本徵材料（未摻雜）有相同數目的電子和空穴。但數量非常少所以沒有導電性

用磷摻雜矽材料以後，電子多於空穴


輕摻雜和重摻雜的平衡載流子濃度，顯示出摻雜濃度的提高會減小少子濃度。

一日一更，今日完結

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我應該是在2013年第一次接觸到PVEducation這個網站，當時網站的內容還沒有這麼豐富，為了查詢SR data 是個啥玩意，無意中進去的。
這麼多年，基本都是把這個網站當字典，一有什麼不清楚的基礎知識，總能在這裡找到簡單的，有些還是視覺化的解釋。受益匪淺。網站是由亞利桑那大學的Stuart Bowden 和他的朋友Christiana Honsberg共同創立的，基本涵蓋了光伏行業全產業鏈的基礎知識。歸類清晰，非常容易檢索。前幾個月，時隔很久再上去的時候，突然發現這個網站在推送韓文版的PDF了，說是幾個韓國人自發翻譯的。
一直拖沓，沒有系統的開始，沒想前幾天一看，居然前兩章節關於太陽光的部分，已經有中文的翻譯可以選擇閱讀了。https://www.pveducation.org/pvcdrom/welcome-to-pvcdrom/instructions

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