第8章半導體物理基礎1講

第八章半導體物理基礎

第一講董亮偉

8.1本征半導體和雜質半導體

8.2半導體中的載流子濃度

8.3載流子的漂移運動

8.4非平衡載流子及其運動

8.5PN結主要內容8.1本征半導體和雜質半導體金屬半導體絕緣體電子器材的組成部分誰在從事半導體行業(yè)？半導體在光電行業(yè)的應用光敏電阻發(fā)光二極管半導體激光器光電二極管硅光電池線陣CCD面陣CCD8.1.1本征半導體半導體的能帶

——

一般溫度下，由于熱激發(fā)價帶頂部有少量的空穴，導帶底部有少量的電子——

電子和空穴是半導體中的載流子，決定了半導體的導電能力——

本征半導體中電子濃度等于空穴濃度本征半導體的能帶圖ECEvEg典型的半導體材料硅、鍺（IV族），晶體結構與金剛石相似每個原子的最近鄰有四個原子，組成正四面體。硅、鍺最外層都具有四個價電子，恰好與最近鄰原子形成四個共價鍵。8.1.2雜質半導體含有雜質原子的半導體。施主雜質受主雜質向導帶提供電子接受電子，向價帶提供空穴磷、砷、銻（V）硼、鋁、鎵、銦（III）n型p型摻施主雜質的n型半導體（1）設想一個四價的Ge原子被五價的As取代雜質能級施主能級摻施主雜質的n型半導體（2）共價鍵束縛很強;“多余”電子束縛微弱由于摻雜引起施主能級ED，能量狀態(tài)處在禁帶中，接近導帶施主電離能：EI=EC–ED，<0.05eV，室溫即可電離。施主能級為電子，則對應中性的施主原子施主能級為空，則相應施主電離成正離子摻施主雜質的n型半導體（3）由于施主電離，半導體中電子濃度增加，以電子導電為主，故稱n型半導體。電子為多數載流子（多子），空穴為少子。摻受主雜質的p型半導體（1）設想一個四價的Ge原子被三價B取代摻受主雜質的p型半導體（2）尚缺一個電子；附近電子會填補空缺，而在價帶缺少電子而出現空穴。由于摻雜引起受主能級EA，能量狀態(tài)處在禁帶中，接近價帶。受主電離能：EI=EA–EV，室溫即電離受主能級為電子占據是對應受主原子電離成負離子；空的受主能級對應中性受主。摻受主雜質的p型半導體（3）由于受主電離，半導體中空穴濃度增加，以空穴導電為主，故稱p型半導體?？昭槎鄶递d流子（多子），電子為少子。施主和受主的異同為半導體提供載流子，有效改變材料的電導率，破壞晶體內部的均勻性，對載流子運動有散射作用，施主或受主電離后形成的電荷不能自由運動。施主提供電子，可使材料自由電子濃度增加，施主電離后成為正電荷；受主接受電子，可使材料空穴濃度增加，受主電離后成為負電荷。8.1.3雜質補償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：常溫下，半導體的導電性質取決于摻雜水平；高溫下，本征載流子會迅速增加，使得n≈p，呈現