半導(dǎo)體器件物理第二章能帶和載流子-文庫吧
2024-12-29 12:26 本頁面
【正文】 不同軌道電子的共有化運(yùn)動程度不同（附圖如后） 內(nèi)層電子 弱 外層電子 強(qiáng) 共有化運(yùn)動是晶體電子運(yùn)動的特征，也是使晶體原子相互結(jié)合形成周期性晶格的原因 電子共有化運(yùn)動的產(chǎn)生是由于不同原子的相似殼層間的交疊 15 共有化運(yùn)動的強(qiáng)弱 ?? 決定于 形式（擴(kuò)展性） )(rku共有化運(yùn)動弱 內(nèi)層電子 “緊束縛近似” 共有化運(yùn)動強(qiáng) 外層電子（價(jià)電子） “近自由電子近似” 16 原子能級分裂為能帶的示意圖 ? N個原子互相靠近結(jié)合成晶體后，每個電子都要受到周圍原子勢場的作用，其結(jié)果是每一個 N度簡并的能級都分裂成 N個彼此相距相近的能級，這 N個能級組成一個能帶。分裂的每一個能帶都稱為允帶，允帶之間因沒有能級稱為禁帶。 能級的分裂和能帶的形成 17 用能帶論來區(qū)分 導(dǎo)體、半導(dǎo)體、絕緣體 ? 價(jià)帶：電子已占滿，在外場作用下，不形成電流。 ? 導(dǎo)帶：電子被部分占據(jù)。電子可以從外電場中吸收能量躍遷到未被電子占據(jù)的能級，形成電流。 ? 禁帶：最低的空帶－導(dǎo)帶和價(jià)帶之間的距離稱為禁帶寬度。 18 能量 動能圖 自由電子 能量和動量 的關(guān)系： E=P2/2m0 （ m0為自由電子質(zhì)量） E=P2/2mn （ p為動量 ， mn為電子有效質(zhì)量） 拋物線 表示： E P 注意： 電子有效質(zhì)量由半導(dǎo)體特性決定，但可以由 E對 P的二次微分算出： mn=（ d2E/dp2） 1 由此得：曲率越小，二次微分越大，有效質(zhì)量越小 19 硅與砷化鎵的能帶結(jié)構(gòu) [ 1 1 1 ] [ 1 0 0 ]pES i[ 1 1 1 ] [ 1 0 0 ]pEG a A s20 直接禁帶半導(dǎo)體與間接禁帶半導(dǎo)體 ? 砷化鎵也被稱為直接禁帶半導(dǎo)體，當(dāng)電子從價(jià)帶轉(zhuǎn)換到導(dǎo)帶時，不需要動量轉(zhuǎn)換。 ? 硅、鍺也被稱為間接禁帶半導(dǎo)體，當(dāng)電子從價(jià)帶轉(zhuǎn)換到導(dǎo)帶時，需要動量轉(zhuǎn)換。 21 絕緣體： 被電子占據(jù)的最高能帶是滿帶，而且禁帶寬度很大?？諑眨瑵M帶全滿。激發(fā)電子需要很大能量。除非電場很強(qiáng)，上面許可帶中沒有電子，因此在電場下沒有電流。良好地絕緣性。(Eg5eV) 22 對于金屬，被電子填充的最高能帶通常是半滿或部分填充的。能帶發(fā)生交疊。在某一方向上周期場產(chǎn)生的禁帶被另一個方向上許可的能帶覆蓋，晶體的禁帶消失。 對于半導(dǎo)體， Eg 下，當(dāng)熱激發(fā)或光照時，滿
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