文档介绍：(1)
固体能带理论*
能带的形成
单个原子的能级

第2章(2)
(2)
固体能带理论**
能带的形成
晶体原子共有化运动
(3)
固体能带理论***
能带的形成
N个原子形成2N个能级
能带
允带
禁带又称能隙
(4)
固体能带理论****
能带的形成
导带:未被电子填满的能带或空能带
满带或价带:已被电子填满的能带
满带中的电子在外界电场作用下不能移动,不起导电作用
固体能带理论*****
金属、绝缘体和半导体
导体能带分布图
绝缘体能带分布除非外电场相当强,否则不能使电子获得足够能量从满带跃迁到空带。
在常温下,满带中少数电子在热激发下能够越过禁带跃迁到空带中去,这时半导体具有一定的导电性。
(5)
金属绝缘体半导体
(6)
本征半导体和参杂半导体*
元素半导体:由同一种原子组成的半导体
化合物半导体:由两种以上原子组成的半导体
本征半导体:绝对纯的没有缺陷的半导体
本征载流子浓度ni:本征硅中的电子浓度n等于空穴浓度p,称为本征载流子浓度ni。
ni随温度升高而增加,室温时硅的ni为1010/cm3
(7)
本征半导体和参杂半导体**
n型半导体:硅晶体中掺入少量五价元素磷或砷原子。磷或砷原子称为施主。这种杂质半导体主要靠施主能级激发到导带中去的电子来导电,称为电子型半导体或n型半导体。
p型半导体:硅晶体中掺入少量三价硼原子。硼原子称为受主。这种杂质半导体的导电机构主要取决于满带空穴运动,故称空穴半导体或p型半导体。
(8)
本征半导体和参杂半导体***
n型半导体:施主浓度为ND,nND,电子浓度远大于空穴浓度,电子为多数载流子称为多子,空穴称为少子。
p型半导体:受主浓度为NA,p NA 。电子少子,空穴多子
同时存在施主和受主杂质时
nnND- NA(ND>NA)
ppNA- ND(NA>ND)
(9)
载流子浓度和费米能级
半导体平衡判据
温度升高时,费米能级向本征费米能级靠近,电子和空穴浓度不断增加,不论P型硅还是N型硅,在温度很高时都会变成本征硅,电子浓度n等于空穴浓度p。
(10)
电子和空穴的运输
漂移和扩散:引起电子和空穴发生净位移,即产生电子和空穴的运输,
外电场引起漂移,载流子浓度差引起扩散
半导体在外电场的作用下,在载流子的热运动上叠加的一个速度为漂移速度
在同一电场时,电子漂移的速度比空穴快
产生与复合
“产生-输运-复合”过程,反映了包括太阳能电池在内的大多数半导体器件工作过程,对于分析太阳能电池的工作性能很重要。