文档介绍：四、半导体
半导体: 本征半导体和非本征半导体(参杂半导体)
四族元素半导体和化合物半导体
(一)本征半导体
本征半导体:没有杂质和缺陷、理想半导体
禁带
价带
导带
EC
EV
本征半导体
能带特征:
价带全满、导带全空、禁带中无能级
分类:
四族元素半导体:
化合物半导体:
IV-IV 族:
III-V 族:
(锑化铟)
II-VI 族:
(硫化镉),
(碲化锌)
宽禁带、大功率半导体材料
物性
3C-SiC
4H-SiC
6H-SiC
Si
熔点
2839
2700
2800
1420
禁带宽
击穿场强
热导率
SiC与Si的物性比较
把一对Si原子和C原子看作一个小球
若把第一层作为A层, 第2层有B和C两种可能,
B上的层有C和A两种可能,
C上的层有A和B两种可能,
3C-SiC の積層順序
4H-SiC の積層順序
6H-SiC の積層順序
本征Si 原子键合与导电机制:
电场
Si
每当一个电子从价带被激发到导带,便在价带中留下一个电子空位, 空穴
导带电子和价带空穴成对出现:
导带电子:
准自由电子、可在电场的作用下定向运动、形成电流
导带电子
价带空穴:
电场
Si
等效载流子
其导电过程实质上是电场的作用下价电子向空穴的跳跃过程
等效于带正电的空穴沿与价电子相反方向的运动
空穴带正电量:
本征半导体导电:
导带电子和价带空穴的共同贡献
电导率:
导带电子和价带空穴的数密度。
导带电子
导带电子和价带空穴的迁移率。
通常:
本征半导体:
材料
Si
Ge
GaP
GaAs
InSb
CdS
ZnTe
本征半导体基本参数
一、欧姆定律
三、金属的电阻
第三章材料的物性
第一节材料的电性质
二、固体电子能带结构
四、半导体
(一)本征半导体
(二)非本征半导体—杂质半导体
(二)非本征半导体—杂质半导体
实际使用的半导体都是杂质半导体
杂质半导体:对本征半导体掺杂、实现改变其电性或
获得某种功能
杂质半导体分类:N型半导体和 P型半导体(掺杂种类不同)
1、N型半导体
5价P原子
束缚电子
5价原子以替位式参入本征 Si 或 Ge 中
掺杂原子:P, As, Sb
未键合电子受杂质原子的束缚很弱
结合能:
Si单晶
Sb
P
As
N型半导体能带结构
5价杂质原子掺入相当在导带底引入施主杂质能级
杂质能级上的束缚电子很易被(热和电)激发到导带
5价杂质原子向导带提供电子
5价杂质原子:施主杂质
室温下施主激发产生的电子数远大于本征激发的电子或空穴数
N型半导体:电子是多数载流子;空穴是少数载流子