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《56導(dǎo)體絕緣體和半導(dǎo)體》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、固體物理講稿5.6導(dǎo)體絕緣體和半導(dǎo)體(書5.3)[重點(diǎn)概念滿帶導(dǎo)帶近滿帶空帶空穴導(dǎo)體絕緣體半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體雜質(zhì)半體施主受主難點(diǎn)空穴]一.滿帶電子不導(dǎo)電滿帶一個(gè)能帶的所有狀態(tài)都被電子占據(jù)稱為滿帶r由于電子k狀態(tài)的對(duì)稱性如Errrr右面一維圖及v(k)=?v(?k)rrrri(k)=?i(?k)加外電場后仍無宏觀電流二.導(dǎo)帶電子導(dǎo)電k導(dǎo)帶能帶中只有部分能級(jí)被電子占據(jù)無外場時(shí)由于電子狀態(tài)的對(duì)稱性無宏觀電流加外場后破壞了電子狀態(tài)的對(duì)稱性便產(chǎn)生了宏觀電流EEKK三.近滿帶空穴導(dǎo)電近滿帶能帶頂部少量能級(jí)沒有電子空穴的概念我們關(guān)心的是近滿帶在宏觀上
2、表現(xiàn)出的電流和電流的變化rr1.已知滿帶對(duì)電流的貢獻(xiàn)為零電子的電量-e<0電子的速度為v(k)rrrr電子電流i(k)=?ev(k)頂部電子的有效質(zhì)量m*<0r2.近滿帶電流若缺少一個(gè)k態(tài)電子與不缺少該電子的滿帶比較近滿帶的rrr電流為I(k)=+ev(k)r3.頂部缺少一個(gè)k態(tài)電子的近滿帶在電磁場中電流的變化rrrrrrrrrdrdv?e[ε+v(k)×B]e[ε+v(k)×B]I(k)=e=e=e???dtdtm?mrr?與電量為+e有效質(zhì)量為?m>0而速度為v(k)與該電子相同的粒子所產(chǎn)生結(jié)果相同4.空穴在滿帶頂部若有少數(shù)個(gè)狀態(tài)
3、沒有被電子占據(jù)則我們可以認(rèn)為存561固體物理講稿?在一種帶正電荷e有效質(zhì)量為?m>0其運(yùn)動(dòng)速度和占據(jù)這些狀況的電子完全一樣的假想粒子這種假想粒子就稱為空穴5.引入空穴的意義使處理近滿帶大量電子的問題化為只處理少量空穴的問題使導(dǎo)體和半導(dǎo)體中許多現(xiàn)象和性質(zhì)的解釋和計(jì)算大為簡化如對(duì)正霍耳系數(shù)的解釋近滿帶眾多電子的運(yùn)動(dòng)可等效成少量空穴的運(yùn)動(dòng)在外電場中空穴的運(yùn)動(dòng)形成宏觀電流四.三維晶體可發(fā)生能帶重迭(E)>(E)nmaxn+1minkccabkaboabkacdkca五.導(dǎo)體有導(dǎo)帶電子導(dǎo)電[價(jià)帶對(duì)應(yīng)孤立原子最外層電子能級(jí)的能帶為價(jià)帶]1.如Na
4、K等其價(jià)電子N個(gè)只能使價(jià)帶半滿形成導(dǎo)帶2.如MgZnCd等因能帶重迭形成導(dǎo)帶和近滿帶六.絕緣體滿帶+寬禁帶36eV+空帶空帶所有狀態(tài)都沒有被電子占據(jù)的能帶七.半導(dǎo)體1.本征半導(dǎo)體無任何雜質(zhì)的半導(dǎo)體熱激發(fā)滿帶窄禁帶空帶??→?近滿帶(空穴導(dǎo)電)窄禁帶導(dǎo)帶(電子導(dǎo)電)窄禁帶0.12eV禁帶寬度舉例見下頁表一熱激發(fā)??→?2.雜質(zhì)半導(dǎo)體有雜質(zhì)存在的半導(dǎo)體N型半導(dǎo)體電子導(dǎo)電滿帶禁帶中的施主能級(jí)導(dǎo)帶(電子導(dǎo)電)562固體物理講稿施主這種雜質(zhì)可以提供電子其能級(jí)在帶隙中靠近空→導(dǎo)帶見表二P型半導(dǎo)體空穴導(dǎo)電近滿帶(空穴導(dǎo)電)禁帶中的受主能級(jí)空帶受主這
5、種雜質(zhì)可以接受電子其能級(jí)在帶隙中靠近滿→近滿帶見表二附表一禁帶寬度舉例絕緣體禁帶寬度(eV)半導(dǎo)體禁帶寬度(eV)金剛石C5.33硅Si1.14氧化鋅ZnO3.2鍺Ge0.67氯化銀AgCl3.2碲Te0.33硫化鈣CaS2.42砷化鎵GaAs1.43附表二禁帶中施主受主能級(jí)到能帶的距離?E舉例半導(dǎo)體禁帶寬度(eV)施主能級(jí)(eV)受主能級(jí)(eV)砷As0.0127硼B(yǎng)0.0104鍺Ge0.67磷P0.0120鎵Ga0.0108銻Sb0.0097銦In0.0112砷As0.049硼B(yǎng)0.045硅Si1.14磷P0.045鎵Ga0.06
6、5銻Sb0.039銦In0.016563固體物理講稿附空穴與滿帶頂部電子的比較滿帶頂部電子空穴電量-e<0e>0有效質(zhì)量m*<0-m*>0rrrr速度v(k)v(k)r設(shè)有外電場ε→→則受力←→加速度→→[參考價(jià)電子一般指原子最外[層能參與組成化學(xué)鍵的電子但對(duì)某些元素特別是過渡元素的原子中有時(shí)也包括次外層電子在內(nèi)]564
