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热平衡时的能带和载流子浓度
1.半导体
1.1 定义
电导率介于绝缘体及导体之间的材料。
1.2半导体特点
易受温度、光照、磁场及微量杂质原子的影响。
1.3半导体的类型
元素半导体：硅(Si)、锗(Ge)
化合物半导体：砷化镓（GaAs）、磷化铟（InP）等
化合物半导体又可分为：二元化合物半导体、XX化合物半导体、多元化合物半导体。
1.4常见半导体晶体结构
硅和锗都是金刚石晶格结构，大部分的III-V族化合物半导体(如GaAs)具有闪锌矿结构，它与金刚石晶格的结构类似。
2.载流子
2.1 定义
载流子：半导体中可移动的电子与空穴统称为载流子。
2.2直接带隙半导体
当电子从价带转换到导带时，不需要动量转换。这类半导体称为直接带隙半导体（GaAs）。
2.3间接带隙半导体
当电子从硅的价带顶部转换到导带最低点时，不仅需要能量转换(≥Eg),也需要动量转换(≥pC)。这类半导体称为间接带隙半导体（硅）。
2.4本征半导体
当半导体中的杂质远小于由热产生的电子空穴时，此种半导体称为本征半导体。
2.4非本征半导体
当半导体被掺入杂质时，半导体变成非本征的（extrinsic），而且引入杂质能级。
2.5简并半导体
对于高掺杂的n型或p型半导体，EF将高于EC，或低于EV。此种半导体称为简并半导体。
2.6非简并半导体
电子或空穴的浓度分别远低于导带或价带中有效态密度，即费米能级EF至少比EV高3kT，或比EC低3kT的半导体。
2.7施主和受主
受主：当一个带有3个价电子硼原子取代硅原子时，需要接受一个额外的电子，以在硼原子四周形成4个共价键，也因而在价带中形成一个带正电的空穴（hole）。此即为p型半导体，而硼原子则被称为受主。
施主：一个硅原子被一个带有5个价电子的砷原子所取代（或替补）。此砷原子与4个邻近硅原子形成共价键，而其第5个电子有相当小的束缚能，能在适当温度下被电离成传导电子。通常我们说此电子被施给了导带。砷原子因此被称为施主。
3.载流子浓度
3.1费米分布函数
一个电子占据能量E的能态的几率。
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3.2费米能级
是电子占有率为1/2时的能量。
★假如将导带底部定为EC而不是零，则导带的电子浓度为
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在室温下（300K），对硅而言NC是2.86×1019cm－3；对砷化镓则为4.7×1017cm-3。
价带中地空穴浓度p为
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在室温下，对硅而言NV是2.66×1019cm-3；对砷化镓则为7.0×1018cm-3。
3.3本征载流子浓度和本征费米能级
本征载流子浓度：对本征半导体而言，导带中每单位体积的电子数与价带每单位体积的空穴数相同,即浓度相同，称为本征载流子浓度，可表示为n＝p＝ni
本征费米能级Ei：本征半导体的费米能级。
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在室温下，第二项比禁带宽度小得多。因此，本征半导体的本征费米能级Ei相当靠近禁带的中央。
3.4质量作用定律
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该式对非本征半导体同样成立，称为质量作用定律。
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3.5非本征半导体中的费米能级和载流子浓度公式
施主杂质在完全电离的情形下，电子浓度为
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若受主杂质在完全电离的情形下，空穴浓度为p=NA
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以本征载流子浓度ni及本征费米能级Ei来表示电子及空穴浓度是很有用的，因为Ei常被用作讨论非本征半导体时的参考能级。
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载流子输运现象
4.载流子漂移
4.1迁移率★
迁移率是用来描述半导体中载流子在单位电场下运动快慢的物理量。/
电子迁移率： 空穴迁移率：
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5.1平带状况★
在零偏压时，金属功函数q(m与半导体功函数q(s的能级差为零或功函数差q(ms为零，即在无外加偏压之下其能带是平的(称为平带状况)。
5.2积累现象
半导体表面向上弯曲的能带使得的能级差EF-Ei变大，进而提升空穴的浓度，而在氧化层与半导体的界面处产生空穴堆积，称为积累现象。
5.3耗尽现象
当外加一小量正电压于某某MOS二极管时，靠近半导体表面的能带将向下弯曲，使EF=Ei，形成多数载流子(空穴)耗尽，称为耗尽现象。
5.4平带电压★★
达到理想平带状况，需外加一相当于功函数差q(ms的电压，此电压称为平带电压。
5.5 MOSFET种类及电路图
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