固體的能帶結構ppt課件(編輯修改稿)
2025-02-10 12:24 本頁面
【文章內容簡介】 導電機構 （ 1）電子導電 — 半導體的主要載流子是電子 解 m axm i n ??hchEg ???nm51419834m ax ????????? ??gEhc?【 例 】 要使半導體 Cd S產生 本征光電導 ， 求激發(fā)電子的光波的波長最大多長？ 在外電場作用下，電子可以躍遷到空穴上來，這相當于 空穴反向躍遷。 空穴躍遷也形成電流， 這稱為空穴導電。 空帶 滿帶 ?Eg （ 2） 空穴導電 — 半導體的主要載流子是空穴 當 外電場足夠強時， 共有化電子還是能越 【 思考 】 為什么導體的電阻隨溫度升高而升高 ， 而半導體的電阻卻隨溫度升高而降低 ？ 半導體 導體 擊穿 過禁帶躍遷到上面的空帶中，使 半導體擊穿。 二 . 雜質 （ impurity） 半導體 1. n型半導體 又稱 n 型半導體。 量子力學表明， 這種摻雜后多余的電子的能級在禁帶中緊靠空帶處， ?ED～ 102eV，極易形成電子導電。 本征半導體 Si、 Ge等的四個價電子，與另四 個原子形成共價結合， 當摻入少量五價的 雜質 元素（如 P、 As等）時， 就形成了 電子型半導體， n 型半導體 空 帶 滿 帶 施主能級 ?ED ?Eg Si Si Si Si Si Si Si P 這種靠近空帶的附加能級稱為 施主 （ donor） 能級。 如下圖示： 則 P 原子濃度～ 1018 cm?3 np=1 .5 1010 cm? 3 + 1018 = 1018 cm?3 室溫下： 本征激發(fā) 雜質激發(fā) 導帶中電子濃度 nn = 1010 滿帶中空穴濃度 設 Si中 P的含量為 10?4 電子是多數(shù)載流子， 空穴是少數(shù)載流子。 在 n型半導體中： 電子濃度 nn ～ 施主雜質濃度 nd Si 原子濃度～ 1022 cm?3 2. p型半導體 四價的本征半導體 Si、Ｇ e等摻入少量三價的 雜質 元素（如Ｂ、 Ga、 In等）時，就形成 空穴型半導體， 又稱 p 型半導體。 量子力學表明， 這種摻雜后多余的空穴能級在禁帶中緊靠滿帶處， ? EA 10 1eV，極易產生空穴導電。 空 帶 ?EA 滿 帶 受主能級 P型半導體 Si Si Si Si Si Si Si + B ?Eg 這種靠近滿帶的附加能級稱為 受主 （ acceptor） 能級。 如下圖示： 則 B 原子濃度～ 1018 cm? 3 np= 1010 室溫下： 本征激發(fā) 雜質激發(fā) 導帶中電子濃度 nn= 1010cm? 3 滿帶中空穴濃度 設 Si中 B的含量為 10－ 4 + 1018 = 1018 cm? 3 空穴是多數(shù)載流子， 電子是少數(shù)載流子。 空穴濃度 np ～ 受主雜質濃度 na 在 p型半導體中： Si 原子濃度～ 1022 cm? 3 3. n型化合物半導體 例如，化合物 GaAs中摻 Te，六價的 Te替代五價的 As可形成施主能級， 成為 n型 GaAs雜質半導體。 4. p型化合物半導體 例如，化合物 GaAs中摻 Zn，二價的 Zn替代三價的 Ga可形成受主能級， 成為 p型 GaAs雜質半導體。 三 . 雜質的補償作用 實際的半導體中既有施主雜質（濃度 nd），又有受主雜質（濃度 na），兩種雜質有補償作用： 若 nd ? na—— 為 n型（施主） 若 nd ? na—— 為 p型（受主） 利用雜質的補償作用，可以制成 pn 結。
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