19-12半导体 第十九章量子物理 固体的能带 完全分离的两个氢原子能级 p p 2S S S B e
19 – 12 半导体 第十九章 量子物理 一 固体的能带 − e + e + 1s 2s 2p 完 全 分 离 的 两 个 氢 原 子 能 级 − e + e + 1s 2s 2p A B
19-12半导体 第十九章量子物理 两个氢原子靠 六个氢原子靠 得很近时的能级分裂得很近时的能级分裂 E E 2p -2S 2S X-Is S O O E 固态晶 体的能带 2s O
19 – 12 半导体 第十九章 量子物理 O E r 两个氢原子靠 得很近时的能级分裂 1s 2s 2p O E r 1s 2s 六个氢原子靠 得很近时的能级分裂 O E r 固态晶 体的能带 2s
19-12半导体 第十九章量子物理 每个能级有2(2+1)个量子态 金属钠的各 每个能级容纳2(2+1)个电子能带上电子的分布 每个能带容纳2(21+1)N个电子 实验表明: 个能带中最高能级与最 - A3s 低能级之间的间隔一般不超过 6N2 p l0-eV的数量级.由于原子数 N的数量级为109mm3.所以 2N 2S 个能带中相邻能级间间隔约 为102eV/1019=10+7eV CoAls
19 – 12 半导体 第十九章 量子物理 每个能级有 2(2l +1) 个量子态 每个能级容纳 2(2l +1) 个电子 每个能带容纳 2(2l +1)N 个电子 金属钠的各 能带上电子的分布 1s 2s 2p 3s 3p 2N 2N 6N N 实验表明: 一个能带中最高能级与最 低能级之间的间隔一般不超过 10 eV2 的数量级 . 由于原子数 N 19 3 10 mm 的数量级为 − .所以 一个能带中相邻能级间间隔约 为 10 eV/10 10 eV . 2 1 9 −1 7 =
19-12半导体 第十九章量子物理 晶体的能带 E 空带 导带 E 禁带 导带 E 禁带 价带 价带 (非满带) (满带)
19 – 12 半导体 第十九章 量子物理 晶 体 的 能 带 E Eg 禁 带 Eg 禁 带 导 带 价带 （非满带） 空带 价带 （满带） 导 带
19-12半导体 第十九章量子物理 导体 半导体 绝缘体 电阻率 10-8~10410-4~108108~1020 温度系数 正 负 负 禁带 较小 较大 价带 非满带 满带 满带
19 – 12 半导体 第十九章 量子物理 导体 半导体 绝缘体 电阻率 (Ωm) 温度系数 禁带 价带 4 8 10 ~ 10 − 负 较小 满带 8 4 10 ~ 10 − − 正 非满带 8 20 10 ~ 10 负 较大 满带
19-12半导体 第十九章量子物理 本征半导体和杂质半导体 1本征半导体:纯净的无杂质的半导体 锗晶体中的正常键 电子 已导带 E 禁带电子被激发,晶体中出现空穴 +e满带G÷g∥ 空穴
19 – 12 半导体 第十九章 量子物理 锗晶体中的正常键 Ge Ge Ge Ge Ge Ge Ge Ge Ge 二 本征半导体和杂质半导体 1 本征半导体：纯净的无杂质的半导体 Eg 导带 禁带 满带 − e + e 空穴 电子 电子被激发，晶体中出现空穴 + e −e Ge Ge Ge Ge Ge Ge Ge Ge Ge
19-12半导体 第十九章量子物理 2杂质半导体 电子型(简称n型)半导体 五价原子砷掺入四价硅中,多施主能级 余的价电子环绕4离子运动 导 带 施主能级 入4 S.S,、∠S 价带
19 – 12 半导体 第十九章 量子物理 2 杂质半导体 电子型（简称 n 型）半导体 价 带 导 带 施主能级 施 主 能 级 Si + As − e 五价原子砷掺入四价硅中，多 余的价电子环绕 As + 离子运动 Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si
19-12半导体 第十九章量子物理 ◆空穴型(简称p型)半导体 价原子硼掺入四价锗晶 体中,空穴环绕B离子运动 受主能级 空穴 导带 受主能级 价带
19 – 12 半导体 第十九章 量子物理 空穴型（简称 p 型）半导体 Ge Ge Ge Ge Ge − B Ge Ge Ge Ge Ge 空穴 三价原子硼掺入四价锗晶 体中，空穴环绕 B −离子运动 价 带 导 带 受主能级 受 主 能 级
19-12半导体 第十九章量子物理 三pn结 pn结的伏安特性曲线 dpnh pin U
19 – 12 半导体 第十九章 量子物理 三 pn 结 p n U I + − p n U I − + U I pn 结 的 伏 安 特 性 曲 线
19-12半导体 第十九章量子物理 p偶电层n e 十 空穴 电子 0 动平衡时p型与n型接触区域的电势变化 X 0
19 – 12 半导体 第十九章 量子物理 + e − e − e + e p n p 偶电层 n - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + 0 空穴 电子 x U0 x 0 x 动平衡时 p 型与 n 型接触区域的电势变化