無機材料物理性能14電子運動-資料下載頁
2025-01-03 23:04本頁面
【正文】 能帶中的所有電子貢獻的電流密度： J= e?v(k)/V （ V：體積） v(k)=(1/ ?) dE(k)/d(k) = (1/ ?) dE(k)/dk= v(k) O ?/a E k ?/a f 6. 能帶論對導電性的解釋 1 ） 滿帶電子不導電 （ 1） 無外加電場，且溫度一定 由于 E(k)=E(k) 電子占據(jù) k態(tài)的幾率同占據(jù) k態(tài)的幾率一樣，它們的速度方向相反、大小相等，二者的電流正好抵消，晶體中總電流為零。 （ 2） 外加電場時， f=?dk/dt 電子的狀態(tài)變化 dk/dt = f / ? ， 沒有改變均勻填充，總電流為零。 2） 部分填充帶導電 E k O ?/a ?/a E k O ?/a ?/a E E k O ?/a ?/a O ?/a E k ?/a f 價帶上有一個空狀態(tài)， 電流： J=價帶電子總電流 設想有一個電子填充到空的 k狀態(tài)，這個電子的電流等于電子的電荷乘以 k狀態(tài)的電子速度， 即 ： k狀態(tài)的電子電流 =(q)v(k) 填入電子后價帶又被填滿，總電流應為零， 即： J+(q)v(k)=0 J=(+q)v(k) 說明： 當價帶狀態(tài)空出時，通常把價帶中空著的狀態(tài)看成是帶正電的粒子 空穴 價帶電子的總電流，如同一個帶正電荷的粒子以狀態(tài)電子速度運動所產(chǎn)生的電流。 價帶頂部空穴的質量 mp*= mn* 空穴具有正的有效質量。 (1) 費米分布函數(shù) 電子的能量具有統(tǒng)計分布性 : 對于晶體中一個電子來說 ,它所具有的能量不確定 ,但對于大量的電子 ,在熱平衡狀態(tài)下 ,電子按照能量的大小具有一定的統(tǒng)計分布規(guī)律性 .即電子在不同的能級上統(tǒng)計分布幾率是一定的 . 根據(jù)能量統(tǒng)計理論 ,服從泡利不相容原理的電子遵循費米統(tǒng)計律 . 對于能量為 E的一個能級被一個電子占據(jù)的幾率 f(E)為 f(E)=1/{1+exp[(EEF)/k0T]} 電子的費米分布函數(shù) EF為費米能級。 它與溫度、材料的導電類型、雜質的含量等有關。 費米能級一定，在一定的溫度下，電子在各量子態(tài)上的統(tǒng)計分布就完全確定。 由晶體中能帶內(nèi)所有量子態(tài)中被電子占據(jù)的量子態(tài)數(shù)應等于電子總數(shù)這一條件來決定。 將晶體中大量的電子的集體看成一個熱力學系統(tǒng)，由統(tǒng)計理論證明，費米能級是該系統(tǒng)的化學勢。即系統(tǒng)處于熱平衡狀態(tài)，也不對外界作功的情況下，系統(tǒng)中增加一個電子所引起系統(tǒng)自由能的變化為費米能級 EF 。 本征情況 強 n型 弱 n型 弱 p型 強 p型 對于雜質濃度一定的半導體，隨著溫度的升高，載流子以雜質電離為主過渡到以本征激發(fā)為主的過程，相應地，費米能級則從位于雜質能級附近逐漸移近禁帶中線處。 金屬 （ 2）玻爾茲曼分布函數(shù) f(E)=1/{1+exp[(EEF)/k0T]} 當 EEF k0T時， exp[(EEF)/k0T 1 有 1+exp[(EEF)/k0T]? exp[(EEF)/k0T] 此時 f(E)=exp[(EF E)/k0T] = [exp(EF /k0T )] [exp(E /k0T )] 電子的玻爾茲曼分布函數(shù) 謝謝觀看 /歡迎下載 BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES. BY FAITH I BY FAITH
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