物理-半導(dǎo)體器件chapter第二章基礎(chǔ)

PhysicsofSemiconductor 電子與信息學(xué) 電子與信息學(xué)一、半導(dǎo)體材料及其結(jié)四、半導(dǎo)體中的摻五、半導(dǎo)體中的載流子及其輸

電子與信息學(xué)電阻率在10-4~1010cm. 電子與信息學(xué) 電子與信息學(xué) 電子與信息學(xué)常見的半導(dǎo)體材、固體的結(jié)和不規(guī)則–按照構(gòu)成固體的粒子在空間的排列 電子與信息學(xué)

無周期

每個(gè)小區(qū)域有周期、晶體的結(jié)構(gòu)成晶體的粒子抽象為一個(gè)點(diǎn)，這樣得到的空間點(diǎn)陣成石結(jié)構(gòu)（Ge、Si） 電子與信息學(xué) 電子與信息學(xué) 電子與信息學(xué) 電子與信息學(xué) 電子與信息學(xué)硅IV原子硅IV本征半導(dǎo)體的共價(jià)鍵結(jié)硅和鍺是四價(jià)元素，在原子最外層軌道上的四個(gè)(a)硅晶體的空間排 (b)共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)平面示意

與

形成價(jià)帶當(dāng)原子組成晶體時(shí)，根據(jù)量子力學(xué)原理，單個(gè)原子中的每個(gè)能級(jí)都要，形成能帶。嚴(yán)格地講，能帶也是由一系列能級(jí)組成，但能帶中的能級(jí)是如此之多，以至于同一個(gè)能帶內(nèi)部各個(gè) 電子與信息學(xué) 電子與信息學(xué)EV運(yùn)動(dòng)狀態(tài)都是一樣的，處于導(dǎo)帶底狀態(tài)的電子的能量都是Ec，處于價(jià)帶頂狀態(tài)的電子的能量都是Ev.動(dòng)，產(chǎn)生凈電流導(dǎo)帶有少量電子，動(dòng)，產(chǎn)生凈電流導(dǎo)帶有少量電子，

激發(fā)到導(dǎo) 電子與信息學(xué) 電子與信息學(xué) 電子：帶負(fù)電的導(dǎo)電載流子，是價(jià)電子脫離原子束 電子與信息學(xué)電子空穴 電子與信息學(xué) 電子與信息學(xué) 電子與信息學(xué)空穴的移自由電子的定向運(yùn)動(dòng)形成了電子電流，空穴的定向運(yùn)動(dòng)也可形成空穴電流，它們的方向相反。只不過空穴的運(yùn)動(dòng)是靠相鄰共價(jià)鍵中的價(jià)電子依 電子與信息學(xué) 電子與信息學(xué) 電子與信息學(xué)電子和空穴的有效質(zhì)量半導(dǎo)體中的載流子的行為可以等效為自由粒子，看成一個(gè)自由運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)粒子，則該準(zhǔn)粒子的等效 電子與信息學(xué) 電子與信息學(xué) 電子與信息學(xué)1 電子與信息學(xué) 電子與信息學(xué)替位式雜質(zhì)類雜質(zhì)原子價(jià)電子殼層結(jié)構(gòu)接近本體原子，如Ⅲ、Ⅴ族2理理N型半導(dǎo)P型半導(dǎo) 電子與信息學(xué) 電子與信息學(xué)成N型半導(dǎo)體,也稱電子型半導(dǎo)體。NN型半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)示意 電子與信息學(xué)雜質(zhì)原子提供；空穴是少數(shù)載流子,由熱激發(fā)形成。P型半導(dǎo)P型半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)示意 電子與信息學(xué)施主：摻入到半導(dǎo)體中的雜質(zhì)原子，能夠向半導(dǎo)中摻入五價(jià)的PAs.As：V族，其中的四個(gè)價(jià)電子與Si形成共價(jià)鍵，但多出一個(gè) 電子與信息學(xué) 電子與信息學(xué)As多余的電子由于As多余的電子由于受正離子的吸引，能量較導(dǎo)帶電子能量要低，同時(shí)，吸引作用比共價(jià)鍵結(jié)合要弱，因此能量較價(jià)帶電子要高，施主能級(jí)位于帶隙中，離導(dǎo)帶很近： 電子與信息學(xué)電離所需要的最小能量稱為電離能，通常為導(dǎo)帶底電離所需要的最小能量稱為電離能，通常為導(dǎo)帶底B原子多出的電子空位很容易接受價(jià)帶電子，形成共價(jià)鍵 電子與信息學(xué) 電子與信息學(xué) 電子與信息學(xué)施主 電子與信息學(xué)11n=p22 電子與信息學(xué)4 有5×1022個(gè)硅原子，僅價(jià)電子數(shù)每立方厘米中約有4×5× 電子與信息學(xué)4分布函－概括電子熱平1f(E)

1e(EEF)/kT 電子與信息學(xué)Ei表示本征情況下的 EF能級(jí)，基本上相當(dāng)于禁 電子與信息學(xué) 電子與信息學(xué) 從圖看到，從重?fù)诫sp型到重?fù)诫sN型，能級(jí)越來越高，不管能級(jí)的具置如何，對(duì)于任一給定的半導(dǎo)體材料， 電子與信息學(xué)導(dǎo)帶和價(jià)帶中的載流子濃Nc、Nv是常數(shù)，分別是導(dǎo)帶和Nc、Nv是常數(shù)，分別是導(dǎo)帶和價(jià)帶的有效狀cnNe(EcEF)/kTc

pNe(EvEF)/kTv 1(EE)/kTvi n(np)2 NNe i EEc

kTln 電子與信息學(xué)nnenneEFipneEiEFicne

Ei F kTln(ND)FniniNAEFEikTln 電子與信息學(xué) 電子與信息學(xué)漸從價(jià)帶方向趨向禁帶的中間，在高溫時(shí)達(dá)到本征（EFEi）準(zhǔn) 為“準(zhǔn) 能級(jí)”。EFn Ein kT

p kT 電子與信息學(xué) 電子與信息學(xué) 電子與信息學(xué) 電子與信息學(xué)tn(n)0e1、載流子的運(yùn) 電子與信息學(xué)載流子的漂移運(yùn)動(dòng)載流子在電場(chǎng)作用下的輸運(yùn)過程 電子與信息學(xué) 半導(dǎo)體中載流子在電場(chǎng)作用下，將做定向漂移運(yùn)動(dòng)，其中為載流子的濃度，q為載流子的電量正比E。 電子與信息學(xué)遷移率：為單位電場(chǎng)作用流子獲得平均速度，反映了載流子在電場(chǎng)作用下輸運(yùn)能力，是反映半導(dǎo)體及 電子與信息學(xué) 電子與信息學(xué) 。。間間影響遷移率的因

GaAs>Ge>