半導體材料的定義與物理基礎-展示頁
2025-01-07 06:44本頁面
【正文】 導電空穴濃度 (統(tǒng)稱為載流子濃度 )和導電類型的影響 沒有淺能級雜質顯著 。因此，這些雜質在硅、鍺的禁帶中往往引入若干個能級。通常稱這種能級為深能級，相應的雜質稱為深能級雜質。因而也稱為 受主雜質 。自由電子是少子空穴是多子雜質原子提供 由熱激發(fā)形成因留下的空穴很容易俘獲電子，使雜質原子成為 負離子。自由電子是多子 空穴是少子雜質原子提供 由熱激發(fā)形成由于五價元素很容易貢獻電子，因此將其稱為 施主雜質。 用空穴移動產生的電流代表束縛電子移動產生的電流電子濃度 ni = 空穴濃度 pi19半導體的導電特征?導帶上的電子參與導電?價帶上的空穴也參與導電?半導體具有電子和空穴兩種載流子?金屬只有電子一種載流子20能帶理論（小結）?能帶的形成（能級交疊帶來電子共有化以及能級分裂）?自由電子和空穴21能級理論?雜質半導體?雜質能級?費米能級22雜質半導體?原子并不是靜止在具有嚴格周期性的晶格格點位置上，而是在平衡位置附近振動?半導體材料并不是純凈的，而是含有若干雜質?實際的半導體晶格結構并不是完整無缺的，而是存在著各種缺陷，點缺陷，線缺陷，面缺陷23雜質半導體雜質半導體雜質半導體 摻入雜質的本征半導體。?2. 原來孤立的能級便分裂成彼此相距很近的 N個能級，準連續(xù)的，可看作一個能帶12原子能級 能帶允帶禁帶允帶允帶禁帶13硅晶體能帶的形成過程14晶體實際的能帶圖比較復雜，可以把復雜的能帶圖進行簡化絕緣體、半導體和導體的簡化能帶圖a） 絕緣體 b）半導體 c）導體Eg6eV能帶圖的意義及簡化表示15半導體能帶簡化表示a）能帶簡化表示 b） 能帶最簡化表示一般用 “Ec”表示導帶底的能量，用 Ev表示價帶底的能量， Eg表示禁帶寬度。綱 要?半導體材料是什么?半導體材料的物理基礎?什么樣的半導體材料適合作為光伏材料?光生伏特效應1?何謂半導體?半導體材料的分類?半導體材料的性質2何謂半導體?導體， 電阻率在 ，如各種金屬?半導體，電阻率在 105到 ，如硅，鍺，硫化鋅等等?絕緣體：電阻率在 106到 ，如云母，水泥，玻璃，橡膠，塑料等等3半導體材料的分類? 按大范圍，分為有機半導體，無機半導體，有機 無機半導體復合材料，以下僅介紹無機半導體分類? 組成元素類別可分為元素半導體，化合物半導體? 從晶體結構，晶體半導體，非晶半導體? 從特性和功能分，微電子材料，光電子材料，光伏材料4半導體材料的性質雜質敏感性負的電阻率溫度系數(shù)光敏性電場效應和磁場效應5?材料永遠起著決定一代社會科技水平的關鍵作用?鍺是最早實現(xiàn)提純和完美晶體生長的半導體材料 ?硅是最典型、用量最廣泛而數(shù)量最多的半導體材料 ?近年來一些化合物半導體材料已被應用于各種器件的制作中 ?半導體已經發(fā)展成為種類繁多的大科門類材料 6（光伏）材料的物理基礎?載流子的產生 （能帶，載流子）?載流子的分離（ pn結）7載流子的產生?能帶理論?能級理論?非平衡載流子8能帶理論?能帶的形成?載流子的定義9能帶的形成?波爾理論① 核外電子只能在有確定半徑和能量的軌道上運動 ,且不輻射能量② 基態(tài)：能量最低； 能級：軌道的不同能量態(tài)；激發(fā)態(tài)：電子被激發(fā)到高能量軌道上③ 激發(fā)態(tài)的電子不穩(wěn)定，躍遷到低能級，以光的形式釋放能量。電子原子核10基態(tài)激發(fā)態(tài)E1＝－ eVE2＝－ eVE3＝－ eVE4＝－ eV11?晶體是由大量的原子組成，由于原子間距離很小，原來孤立原子的各個能級將發(fā)生不同程度的交疊，結果導致：?，形成 “共有化 ”電子。16載流子?自由電子?自由空穴17共價鍵內的電子稱為 束縛電子價帶導帶掙脫原子核束縛的電子稱為 自由電子價帶中留下的空位稱為 空穴禁帶 EG外電場 E自由電子定向移動形成 電子流束縛電子填補空穴的定向移動形成 空穴流兩種載流子 動畫一181. 本征半導體中有兩種載流子 — 自由電子和空穴2. 在外電場的作用下，產生電流 — 電子流和空穴流電子流 自由電子作定向運動形成的與外電場方向相反自由電子始終在導帶內運動空穴流 價電子遞補空穴形成的與外電場方向相同始終在價帶內運動空穴的出現(xiàn)是半導體區(qū)別于導體的一個重要特點。摻雜后半導體的導電率大為提高摻入三價元素如 B、 Al、 In等，形成 P型半導體，也稱空穴型半導體摻入五價元素如 P、 Sb等，形成 N型半導體，也稱電子型半導體24雜質半導體雜質半導體 N型半導體 在本征半導體中摻入五價元素如 P。 施主雜質因提供自由電子而帶正電荷成為 正離子25雜質半導體雜質半導體 P型半導體 在本征半導體中摻入三價元素如 B。 三價雜質 262023/3/1 星期一星期一 27下表總結了不同類型半導體的特性下表總結了不同類型半導體
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