最新固體中的電子介紹教學(xué)講義PPT.ppt

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1、固體中的電子介紹立方體心立方面心立方晶胞二、固體的能帶1、電子共有化單個(gè)原子兩個(gè)原子由于晶體中原子的周期性排列而使價(jià)電子不再為單個(gè)原子所有的現(xiàn)象，稱為電子的共有化。晶體中周期性勢場禁帶空帶（導(dǎo)帶）滿帶導(dǎo)帶滿帶三、導(dǎo)體和絕緣體當(dāng)溫度接近熱力學(xué)溫度零度時(shí)，半導(dǎo)體和絕緣體都具有滿帶和隔離滿帶與空帶的禁帶。禁帶空帶滿帶半導(dǎo)體能帶禁帶空帶滿帶絕緣體能帶禁帶價(jià)帶滿帶空帶滿帶空帶價(jià)帶滿帶一個(gè)好的金屬導(dǎo)體，它最上面的能帶或是未被電子填滿，或雖被填滿但填滿的能帶卻與空帶相重疊。四、半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體是指純凈的半導(dǎo)體。雜質(zhì)半導(dǎo)

2、體是指摻有雜質(zhì)半導(dǎo)體。電子導(dǎo)電——半導(dǎo)體的載流子是電子空穴導(dǎo)電——半導(dǎo)體的載流子是空穴（滿帶上的一個(gè)電子躍遷到空帶后,滿帶中出現(xiàn)的空位）電子共有化是指電子在不同原子的相同能級上轉(zhuǎn)移而引起的，電子不能在不同能級上轉(zhuǎn)移，因?yàn)椴煌芗壘哂胁煌哪芰?。而雜質(zhì)原子與原組成晶體的原子不一樣，因而雜質(zhì)原子的能級和晶體中原子的能級不相同，在這些能級上的電子由于能量的差異，不能過度到其他原子的能級上去，即不參與電子的共有化。量子力學(xué)證明，雜質(zhì)原子的能級處于禁帶中，不同類型的雜質(zhì)，其能級在禁帶中的位置也不同。有些雜質(zhì)能級離導(dǎo)

3、帶較近，有些離導(dǎo)帶較遠(yuǎn)。雜質(zhì)能級的位置不同，雜質(zhì)半導(dǎo)體的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)也不同，按其導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，雜質(zhì)半導(dǎo)體可分為兩類：一類以電子導(dǎo)電為主，稱n為型半導(dǎo)體.另一類以空穴導(dǎo)電為主，稱p為型半導(dǎo)體.SiSiSiSiSiSiSiP1、n型半導(dǎo)體在四價(jià)元素（硅、鍺）中摻入少量五價(jià)元素（磷、砷），形成n型半導(dǎo)體。導(dǎo)帶施主能級滿帶SiSiSiSiSiSiSi2、p型半導(dǎo)體在四價(jià)元素（硅、鍺）中摻入少量三價(jià)元素（硼、鎵），形成p型半導(dǎo)體。B導(dǎo)帶受主能級滿帶3、p-n結(jié)的形成由于n區(qū)的電子向p區(qū)擴(kuò)散，p區(qū)的空穴向p區(qū)擴(kuò)散，在p型半導(dǎo)

4、體和n型半導(dǎo)體的交界面附近產(chǎn)生了一個(gè)電場,稱為內(nèi)電場。p-n結(jié)n型p型導(dǎo)帶禁帶滿帶電子電勢能p-n結(jié)的單向?qū)щ娦栽趐-n結(jié)的p型區(qū)接電源正極，n區(qū)接負(fù)極阻擋層勢壘被削弱、變窄，有利于空穴向n區(qū)運(yùn)動(dòng)，電子向p區(qū)運(yùn)動(dòng)，形成正向電流。p型n型IU（伏）I（毫安）O在p-n結(jié)的p型區(qū)接電源負(fù)極，n區(qū)接正極。阻擋層勢壘增大、變寬，不利于空穴向n區(qū)運(yùn)動(dòng)，也不利于電子向p區(qū)運(yùn)動(dòng)。U(伏)I（微安）p型n型4、半導(dǎo)體的其他特征和應(yīng)用熱敏電阻半導(dǎo)體的電阻隨溫度的升高而指數(shù)下降，導(dǎo)電性能隨變化十分靈敏。熱敏電阻體積小、熱慣性

5、小、壽命長光敏電阻在可見光照射下，半導(dǎo)體硒的電阻隨光強(qiáng)增加而急劇減小，但要求照射光的頻率大于紅限頻率。人有了知識，就會(huì)具備各種分析能力，明辨是非的能力。所以我們要勤懇讀書，廣泛閱讀，古人說“書中自有黃金屋?！蓖ㄟ^閱讀科技書籍，我們能豐富知識，培養(yǎng)邏輯思維能力；通過閱讀文學(xué)作品，我們能提高文學(xué)鑒賞水平，培養(yǎng)文學(xué)情趣；通過閱讀報(bào)刊，我們能增長見識，擴(kuò)大自己的知識面。有許多書籍還能培養(yǎng)我們的道德情操，給我們巨大的精神力量，鼓舞我們前進(jìn)。21X射線衍射XRayDiffraction,XRD22X射線的發(fā)現(xiàn)◆189

6、5年，德國物理學(xué)家倫琴研究陰極射線時(shí)發(fā)現(xiàn)，由于對其本質(zhì)不了解，稱為X射線，亦稱倫琴射線。Roentgen23X射線的發(fā)現(xiàn)勞厄(1879～1960)德國物理學(xué)家1912年發(fā)現(xiàn)了X射線通過晶體時(shí)產(chǎn)生的衍射現(xiàn)象，從而導(dǎo)致了X射線衍射技術(shù)的誕生，它成為研究晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的重要技術(shù)手段。他因此項(xiàng)成果于1914年獲獎(jiǎng)。24X射線的發(fā)現(xiàn)L.布拉格(1890～1971)H.布拉格(1862～1942)布拉格父子于1913年借助X射線成功地測出金剛石的晶體結(jié)構(gòu)，并提出了“布拉格公式”，為最終建立現(xiàn)代晶體學(xué)打下了基礎(chǔ)，于191

7、5年獲獎(jiǎng)。當(dāng)時(shí)，小布拉格年僅25歲，是至今為止最年輕的諾貝爾獎(jiǎng)獲得者。X射線區(qū)紫外區(qū)可見光區(qū)紅外區(qū)微波區(qū)無線電區(qū)X射線的本質(zhì)X射線的本質(zhì)是一種電磁波，與可見光完全相同，僅僅是波長短，波長為10-2-102?，即0.001nm-10nm,介于紫外線與γ射線之間，因此不能用肉眼觀察到；同樣能產(chǎn)生反射、折射、散射、干涉、衍射、偏振和吸收等現(xiàn)象。2526X射線的產(chǎn)生原理◆原理：高速運(yùn)動(dòng)的電子與物體碰撞時(shí)，發(fā)生能量轉(zhuǎn)換，電子的運(yùn)動(dòng)受阻失去動(dòng)能，其中99%的能量轉(zhuǎn)換為熱量，而1%的能量轉(zhuǎn)換為X射線。：27X射線的產(chǎn)生

8、◆X射線產(chǎn)生的三個(gè)基本條件●產(chǎn)生自由電子；●使電子作定向的高速運(yùn)動(dòng)；●在其運(yùn)動(dòng)的路徑上設(shè)置一個(gè)障礙物使電子突然減速或停止。：28接變壓器玻璃鎢燈絲金屬聚燈罩鈹窗口金屬靶冷卻水電子X射線X射線X射線管剖面示意圖X射線的產(chǎn)生過程演示40KV高壓220V400mA電流29X射線譜◆由X射線管發(fā)射出來的X射線可以分為兩種類型：●連續(xù)X射線●標(biāo)識X射線：30連續(xù)X射線譜的產(chǎn)生機(jī)理◆連續(xù)X射線●具有連續(xù)波長的X射線，構(gòu)成連續(xù)X射線譜，它和