半導體p-n結(jié),異質(zhì)結(jié)和異質(zhì)結(jié)構(gòu)(已修改)
2025-05-11 04:03 本頁面
【正文】 半導體，本征半導體，非本征半導體 半導體 : 最外層價電子填滿了價帶，導帶沒有電子，有一定帶隙寬度。在一定條件下使價帶中的電子獲得能量躍遷到導帶中，在價帶中形成空穴，在導帶中出現(xiàn)電子時，半導體導電。 本征半導體 :不摻雜的半導體。此時的費米能級在帶隙的中間。價帶中的電子靠熱激發(fā)或光激發(fā)直接躍遷到導帶，使空穴和電子的濃度相等。隨著溫度的升高本征半導體的導電性能變大。 非本征半導體 :是摻雜的半導體。由于在價帶和導帶分別加入的空穴和自由的電子，使半導體的導電性能發(fā)生改變。 如：五價的雜質(zhì)原子（ P,As）摻入四價 Si后必有一個電子成為自由電子運動在導帶中，形成電子導電類型的 n型半導體。由于有較高能量的自由電子的進入導致原來在帶隙中的費米能級逐漸向上移。如果在半導體中加入 三價的雜質(zhì)原子（ B），與硅的結(jié)合將有一個鍵懸空，形成空穴，此空穴可以在價帶中自由移動，形成了空穴導電類型的 p型半導體，由于有空穴的進入導致原來在帶隙中的費米能級逐漸向下移。 本征半導體載流子濃度 ni, p i 本征半導體 : ni = pi = n =p = E15 (me mh/mo） ^3/4 T^3/2 exp(Eg/2KT) = A T^3/2 e^(Eg/2KT) 是溫度 T,禁帶寬度 Eg的函數(shù) ,溫度越高 , ni越大 , Eg越寬 , ni越小 T為 3OOK時 , Si: ni = p i= E10/cm*3 ni pi = E20/cm^3 雜質(zhì)半導體 ni,電子濃度 n,空穴濃度 p 之間的關系 n = ni e^(EfEi)/kT, P = ni e^(EiEf)/kT, ni^2 = n p Ei本征費米能級 Ef雜質(zhì)費米能 , 在 n型半導體中 ,n＞ p,因此 , Ef＞ Ei 在 p型半導體中 , p＞ n,因此 , Ei＞ Ef n型 p型半導體的能帶結(jié)構(gòu) Eo Ec Ev Ei , Efi Eg E fn E fp Es Xs Wn Wp pn結(jié)形成的內(nèi)部機理 ? 施主和受主 ,電子和空穴 (載流子 ,移動電荷 ),空間電荷 (固定離子 ) ? 多數(shù)載流子和少數(shù)載流子 ,(載流子的擴散運動 ,空間電荷區(qū)的形成 ,內(nèi)建電場的建立 ), ? 內(nèi)建電場阻止多數(shù)載流子的進一步擴散 ,增強了少數(shù)載流子在反方向的漂移運動 ,最后達到動態(tài)平衡 (熱平衡 ,電中性 ),隨溫度變化時 ,平衡被破壞 ) 幾個重要參數(shù)和概念 ? 接觸電位差 : 由于空間電荷區(qū)存在電場 ,方向由 N到 P,因此 N區(qū)電位比 P區(qū)高 ,用 V表示 ,稱作接觸電位差 ,它與半導體的類型 (禁帶寬度 ),雜質(zhì)摻雜濃度 ,環(huán)境溫度等密切相關 ,一般為 V到 V ? 勢壘高度 : 在空間電荷區(qū)內(nèi)電子勢能為 qV,因此電子從 N區(qū)到 P區(qū)必須越過這個勢能高度 ,該高度稱作 勢壘高度 PN結(jié)的伏安 (IV)特性 ： I為流過 PN結(jié)的電流； Is為 PN結(jié)的反向飽和電流，與溫度和材料有關的參數(shù)，V為外加電壓； Vt=kT/q,為 溫度的電壓當量（ Vt=26mV.），當外加正向電壓
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鄂ICP備17016276號-1