一固體的能帶ppt課件

1、物理學(xué)教程物理學(xué)教程（第二版）（第二版）第十六章第十六章 量子物理量子物理* * 16 16 10 10 半導(dǎo)體半導(dǎo)體一一 固體的能帶固體的能帶s 1s2p2完完 全全 分分 離離 的的 兩兩 個個 氫氫 原原 子子 能能 級級s 1s2p2ee+Aee+B物理學(xué)教程物理學(xué)教程（第二版）（第二版）第十六章第十六章 量子物理量子物理* * 16 16 10 10 半導(dǎo)體半導(dǎo)體a 兩個原子很兩個原子很近時的能級分裂近時的能級分裂b 五個原子五個原子很近時的能級分很近時的能級分裂裂 c 固態(tài)固態(tài)晶體的能帶晶體的能帶rrr1s1s1s2s2s2s重重 疊疊 能能 級級 分分 裂裂 形形 成成 能能 帶

2、帶 在理想的固態(tài)晶體中，由于原子間的相互作用，使在理想的固態(tài)晶體中，由于原子間的相互作用，使原子原有的能級分裂成原子原有的能級分裂成 N 個間距極近的子能級個間距極近的子能級, 子能級子能級幾乎連成一片構(gòu)成能帶幾乎連成一片構(gòu)成能帶.物理學(xué)教程物理學(xué)教程（第二版）（第二版）第十六章第十六章 量子物理量子物理* * 16 16 10 10 半導(dǎo)體半導(dǎo)體 每個子能級有每個子能級有 個量子態(tài)個量子態(tài).) 12(2l 根據(jù)泡利原理每個子能級包容根據(jù)泡利原理每個子能級包容 個電子個電子.) 12(2l 每個能帶包容每個能帶包容 個電子個電子Nl) 12(2 導(dǎo)帶導(dǎo)帶: 空帶和未被電子填滿的價帶空帶和未被電

3、子填滿的價帶. 價帶價帶: 價電子的能級分裂所構(gòu)成的能帶價電子的能級分裂所構(gòu)成的能帶. 實(shí)驗(yàn)闡明實(shí)驗(yàn)闡明: 一個能帶中最高能級與最低能級之間一個能帶中最高能級與最低能級之間的間隔普通不超越的間隔普通不超越 的數(shù)量級的數(shù)量級 . 由于原子數(shù)由于原子數(shù) N的數(shù)量級為的數(shù)量級為 . 所以一個能帶中相鄰能級間所以一個能帶中相鄰能級間間隔約為間隔約為 .eV102319mm10eV10eV/101017192 滿帶和空帶滿帶和空帶: 能帶中能級全被電子填滿為滿帶能帶中能級全被電子填滿為滿帶; 無電無電子填充的能帶為空帶子填充的能帶為空帶.物理學(xué)教程物理學(xué)教程（第二版）（第二版）第十六章第十六章 量子物理

4、量子物理* * 16 16 10 10 半導(dǎo)體半導(dǎo)體晶晶 體體 的的 能能 帶帶EgE禁禁帶帶gE禁禁帶帶導(dǎo)導(dǎo)帶帶 價帶價帶 非滿帶非滿帶空帶空帶 價帶價帶 滿帶滿帶導(dǎo)導(dǎo)帶帶 禁帶禁帶: 能帶之間不存在能級的區(qū)間能帶之間不存在能級的區(qū)間.物理學(xué)教程物理學(xué)教程（第二版）（第二版）第十六章第十六章 量子物理量子物理* * 16 16 10 10 半導(dǎo)體半導(dǎo)體導(dǎo)體導(dǎo)體 半導(dǎo)體半導(dǎo)體 絕緣體絕緣體電阻率電阻率m)(溫度系數(shù)溫度系數(shù)禁帶禁帶價帶價帶841010負(fù)負(fù)較小較小滿帶滿帶481010正正非滿帶非滿帶2081010負(fù)負(fù)較大較大滿帶滿帶物理學(xué)教程物理學(xué)教程（第二版）（第二版）第十六章第十六章 量子物

5、理量子物理* * 16 16 10 10 半導(dǎo)體半導(dǎo)體二二 本征半導(dǎo)體和雜質(zhì)半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體和雜質(zhì)半導(dǎo)體1 1 本征半導(dǎo)體：純真的無雜質(zhì)的半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體：純真的無雜質(zhì)的半導(dǎo)體gE導(dǎo)帶導(dǎo)帶禁帶禁帶滿帶滿帶ee空穴空穴電子電子鍺晶體中的正常鍵鍺晶體中的正常鍵電子被激發(fā)，晶體中出現(xiàn)空穴電子被激發(fā)，晶體中出現(xiàn)空穴GeGeGeGeGeGeGeGeGeGeGeGeGeGeGeGeGeGeee物理學(xué)教程物理學(xué)教程（第二版）（第二版）第十六章第十六章 量子物理量子物理* * 16 16 10 10 半導(dǎo)體半導(dǎo)體2 雜質(zhì)半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體 電子型簡稱電子型簡稱 n 型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體價價帶帶導(dǎo)導(dǎo)帶帶施主能級施主能

6、級施主能級施主能級SisAe五價原子砷摻入四價硅中，多五價原子砷摻入四價硅中，多余的價電子環(huán)繞離子運(yùn)動余的價電子環(huán)繞離子運(yùn)動sASiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSi物理學(xué)教程物理學(xué)教程（第二版）（第二版）第十六章第十六章 量子物理量子物理* * 16 16 10 10 半導(dǎo)體半導(dǎo)體 空穴型簡稱空穴型簡稱 p 型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體價價帶帶導(dǎo)導(dǎo)帶帶受主能級受主能級受主能級受主能級空穴空穴BBGeGeGeGeGeGeGeGeGeGe 三價原子硼摻入四價鍺晶三價原子硼摻入四價鍺晶 體中，空穴環(huán)繞體中，空穴環(huán)繞 離子運(yùn)動離子運(yùn)動物理學(xué)教程物理學(xué)教程（第

7、二版）（第二版）第十六章第十六章 量子物理量子物理* * 16 16 10 10 半導(dǎo)體半導(dǎo)體p nUIp nUIpn 結(jié)的伏安特性曲線結(jié)的伏安特性曲線反向電壓反向電壓正向電壓正向電壓三三 pn 結(jié)結(jié)物理學(xué)教程物理學(xué)教程（第二版）（第二版）第十六章第十六章 量子物理量子物理* * 16 16 10 10 半導(dǎo)體半導(dǎo)體eeeep np 偶電層偶電層 n- - - - - -+ + + + + +0 x空穴空穴電子電子0Ux0 x動平衡時動平衡時 p 型與型與 n 型接觸區(qū)域的電勢變化型接觸區(qū)域的電勢變化物理學(xué)教程物理學(xué)教程（第二版）（第二版）第十六章第十六章 量子物理量子物理* * 16 16 10 10 半導(dǎo)體半導(dǎo)體四四 光生伏特效應(yīng)光生伏特效應(yīng)Pneeee光光ee 這種由光的照射，使這種由光的照射，使 pn 結(jié)產(chǎn)生電動勢的景象，結(jié)產(chǎn)生電動勢的景象，叫做光生伏特效應(yīng)叫做光生伏特效應(yīng) .物理學(xué)教程