半导体物理学一.pptx
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1、1.4 本征半导体的导电机构本征半导体的导电机构 空穴空穴n半半导体体导电机构机构在温度在温度T=0KT=0K时,时,导带为空,价带导带为空,价带为满带,半导体为满带,半导体不导电不导电导带导带价带价带空穴的特性和意义?空穴的特性和意义?第第1页页/共共15页页半导体导电机构半导体导电机构导带导带价带价带电子电子空穴空穴 当温度上升,由于半导体禁当温度上升,由于半导体禁带宽度较窄(带宽度较窄(1eV1eV左右),价带左右),价带中部分电子被激发到导带中,发中部分电子被激发到导带中,发生本征激发,导致导带和价带均生本征激发,导致导带和价带均为不满带,导带中的电子和价带为不满带,导带中的电子和价带
2、中的电子均可以参与导电。且价中的电子均可以参与导电。且价带中的电子导电效果用空穴来等带中的电子导电效果用空穴来等效。效。第第2页页/共共15页页半导体导电机构半导体导电机构n半半导体的体的导电机构机构电子和空穴同子和空穴同时参与参与导电:n电子:是价子:是价电子脱离原子束子脱离原子束缚后形成的准自由后形成的准自由电子,子,对应于于导带中占据的中占据的电子子n空穴:是价空穴:是价电子脱离原子束子脱离原子束缚后形成的后形成的电子空位,子空位,对应于价于价带中的中的电子空位子空位半导体中能够导电的电子和空穴被称为半导体中能够导电的电子和空穴被称为载流子载流子,半导体同半导体同金属的最大差异,正是由于
3、这两种载流子的作用,使半导金属的最大差异,正是由于这两种载流子的作用,使半导体表现出许多奇异的特性,可用来制造形形色色的器件。体表现出许多奇异的特性,可用来制造形形色色的器件。第第3页页/共共15页页载流子载流子n载流子的不同特性:流子的不同特性:n电子:子:带负电,在,在导带底具有正的有效底具有正的有效质量量n空穴空穴:带正正电,在价,在价带顶具有正的有效具有正的有效质量量第第4页页/共共15页页空穴的特征空穴的特征带正电荷带正电荷n设一个波矢一个波矢为K的的电子被本征子被本征激激发,在价,在价带顶留下了空穴留下了空穴A。n右图表示,在外电场力右图表示,在外电场力f的作的作用下空穴用下空穴A
4、与其它价带中的电与其它价带中的电子一样,在子一样,在k空间以相同的速空间以相同的速率从带顶到带底运动。率从带顶到带底运动。n即空穴与对应空缺的即空穴与对应空缺的k状态的状态的电子的运动规律相同电子的运动规律相同第第5页页/共共15页页空穴的特征空穴的特征带正电荷带正电荷因因为价价带有一个空有一个空态,在外力下存在,在外力下存在电流。流。设为JJ=J=存在存在A A空位的价带电子总电流空位的价带电子总电流设想以一个电子填充到空的设想以一个电子填充到空的k状态,该电子电流为状态,该电子电流为填入这个电子后价带又被填满填入这个电子后价带又被填满,总电流应为零总电流应为零n表明当价带表明当价带k状态空
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