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半導體的能帶什麼意思

發布時間: 2021-03-13 19:42:19

❶ 簡述半導體中能級和能帶的意義

電子只能在特定的、分立的軌道上運動,各個軌道上的電子具有分立的能版量,這些能權量值即為能級。電子可以在不同的軌道間發生躍遷,電子吸收能量可以從低能級躍遷到高能級或者從高能級躍遷到低能級從而輻射出能量。
晶體中的電子不再束縛於個別原子,而在一個具有晶格周期性的勢場中作共有化運動。對應孤立原子中電子的一個能級,在晶體中該類電子的能級形成一個帶。能帶理論成功地解釋了固體的許多物理特性,是研究固體性質的重要理論基礎。

❷ 半導體是什麼意思

顧名思義:導電性能介於導體(conctor)與絕緣體(insulator)之間的材料,叫做半導體().
物質存在的形式多種多樣,固體、液體、氣體、等離子體等等。我們通常把導電性和導電導熱性差或不好的材料,如金剛石、人工晶體、琥珀、陶瓷等等,稱為絕緣體。而把導電、導熱都比較好的金屬如金、銀、銅、鐵、錫、鋁等稱為導體。可以簡單的把介於導體和絕緣體之間的材料稱為半導體。與導體和絕緣體相比,半導體材料的發現是最晚的,直到20世紀30年代,當材料的提純技術改進以後,半導體的存在才真正被學術界認可。
半導體的分類,按照其製造技術可以分為:分立器件、光電半導體、邏輯IC、模擬IC、儲存器等大類,一般來說這些還會被分成小類。此外還有以應用領域、設計方法等進行分類,最近雖然不常用,單還是按照IC、LSI、VLSI(超大LSI)及其規模進行分類的方法。此外,還有按照其所處理的信號,可以分成模擬、數字、模擬數字混成及功能進行分類的方法。
[編輯本段]半導體定義
電阻率介於金屬和絕緣體之間並有負的電阻溫度系數的物質。
半導體室溫時電阻率約在10E-5~10E7歐·米之間,溫度升高時電阻率指數則減小。
半導體材料很多,按化學成分可分為元素半導體和化合物半導體兩大類。
鍺和硅是最常用的元素半導體;化合物半導體包括Ⅲ-Ⅴ 族化合物(砷化鎵、磷化鎵等)、Ⅱ-Ⅵ族化合物( 硫化鎘、硫化鋅等)、氧化物(錳、鉻、鐵、銅的氧化物),以及由Ⅲ-Ⅴ族化合物和Ⅱ-Ⅵ族化合物組成的固溶體(鎵鋁砷、鎵砷磷等)。除上述晶態半導體外,還有非晶態的玻璃半導體、有機半導體等。
半導體(東北方言):意指半導體收音機,因收音機中的晶體管由半導體材料製成而得名。
本徵半導體
不含雜質且無晶格缺陷的半導體稱為本徵半導體。在極低溫度下,半導體的價帶是滿帶(見能帶理論),受到熱激發後,價帶中的部分電子會越過禁帶進入能量較高的空帶,空帶中存在電子後成為導帶,價帶中缺少一個電子後形成一個帶正電的空位,稱為空穴。導帶中的電子和價帶中的空穴合稱電子 - 空穴對,均能自由移動,即載流子,它們在外電場作用下產生定向運動而形成宏觀電流,分別稱為電子導電和空穴導電。這種由於電子-空穴對的產生而形成的混合型導電稱為本徵導電。導帶中的電子會落入空穴,電子-空穴對消失,稱為復合。復合時釋放出的能量變成電磁輻射(發光)或晶格的熱振動能量(發熱)。在一定溫度下,電子 - 空穴對的產生和復合同時存在並達到動態平衡,此時半導體具有一定的載流子密度,從而具有一定的電阻率。溫度升高時,將產生更多的電子 - 空穴對,載流子密度增加,電阻率減小。無晶格缺陷的純凈半導體的電阻率較大,實際應用不多。
[編輯本段]半導體特點
半導體三大特性∶攙雜性、熱敏性和光敏性。
★在形成晶體結構的半導體中,人為地摻入特定的雜質元素,導電性能具有可控性。
★在光照和熱輻射條件下,其導電性有明顯的變化。
晶格:晶體中的原子在空間形成排列整齊的點陣,稱為晶格。
共價鍵結構:相鄰的兩個原子的一對最外層電子(即價電子)不但各自圍繞自身所屬的原子核運動,而且出現在相鄰原子所屬的軌道上,成為共用電子,構成共價鍵。
自由電子的形成:在常溫下,少數的價電子由於熱運動獲得足夠的能量,掙脫共價鍵的束縛變成為自由電子。
空穴:價電子掙脫共價鍵的束縛變成為自由電子而留下一個空位置稱空穴。
電子電流:在外加電場的作用下,自由電子產生定向移動,形成電子電流。
空穴電流:價電子按一定的方向依次填補空穴(即空穴也產生定向移動),形成空穴電流。
本徵半導體的電流:電子電流+空穴電流。自由電子和空穴所帶電荷極性不同,它們運動方向相反。
載流子:運載電荷的粒子稱為載流子。
導體電的特點:導體導電只有一種載流子,即自由電子導電。
本徵半導體電的特點:本徵半導體有兩種載流子,即自由電子和空穴均參與導電。
本徵激發:半導體在熱激發下產生自由電子和空穴的現象稱為本徵激發。
復合:自由電子在運動的過程中如果與空穴相遇就會填補空穴,使兩者同時消失,這種現象稱為復合。
動態平衡:在一定的溫度下,本徵激發所產生的自由電子與空穴對,與復合的自由電子與空穴對數目相等,達到動態平衡。
載流子的濃度與溫度的關系:溫度一定,本徵半導體中載流子的濃度是一定的,並且自由電子與空穴的濃度相等。當溫度升高時,熱運動加劇,掙脫共價鍵束縛的自由電子增多,空穴也隨之增多(即載流子的濃度升高),導電性能增強;當溫度降低,則載流子的濃度降低,導電性能變差。
結論:本徵半導體的導電性能與溫度有關。半導體材料性能對溫度的敏感性,可製作熱敏和光敏器件,又造成半導體器件溫度穩定性差的原因。
雜質半導體:通過擴散工藝,在本徵半導體中摻入少量合適的雜質元素,可得到雜質半導體。
N型半導體:在純凈的硅晶體中摻入五價元素(如磷),使之取代晶格中硅原子的位置,就形成了N型半導體。
多數載流子:N型半導體中,自由電子的濃度大於空穴的濃度,稱為多數載流子,簡稱多子。
少數載流子:N型半導體中,空穴為少數載流子,簡稱少子。
施子原子:雜質原子可以提供電子,稱施子原子。
N型半導體的導電特性:它是靠自由電子導電,摻入的雜質越多,多子(自由電子)的濃度就越高,導電性能也就越強。
P型半導體:在純凈的硅晶體中摻入三價元素(如硼),使之取代晶格中硅原子的位置,形成P型半導體。
多子:P型半導體中,多子為電子。
少子:P型半導體中,少子為空穴。
受主原子:雜質原子中的空位吸收電子,稱受主原子。
P型半導體的導電特性:摻入的雜質越多,多子(空穴)的濃度就越高,導電性能也就越強。
結論:
多子的濃度決定於雜質濃度。
少子的濃度決定於溫度。
PN結的形成:將P型半導體與N型半導體製作在同一塊矽片上,在它們的交界面就形成PN結。
PN結的特點:具有單向導電性。
擴散運動:物質總是從濃度高的地方向濃度低的地方運動,這種由於濃度差而產生的運動稱為擴散運動。
空間電荷區:擴散到P區的自由電子與空穴復合,而擴散到N區的空穴與自由電子復合,所以在交界面附近多子的濃度下降,P區出現負離子區,N區出現正離子區,它們是不能移動,稱為空間電荷區。
電場形成:空間電荷區形成內電場。
空間電荷加寬,內電場增強,其方向由N區指向P區,阻止擴散運動的進行。
漂移運動:在電場力作用下,載流子的運動稱漂移運動。
PN結的形成過程:如圖所示,將P型半導體與N型半導體製作在同一塊矽片上,在無外電場和其它激發作用下,參與擴散運動的多子數目等於參與漂移運動的少子數目,從而達到動態平衡,形成PN結。

❸ 半導體指的是什麼意思

顧名思義:導電性能介於導體(conctor)與絕緣體(insulator)之間的材料,叫做半導體(semiconctor).
物質存在的形式多種多樣,固體、液體、氣體、等離子體等等。我們通常把導電性和導電導熱性差或不好的材料,如金剛石、人工晶體、琥珀、陶瓷等等,稱為絕緣體。而把導電、導熱都比較好的金屬如金、銀、銅、鐵、錫、鋁等稱為導體。可以簡單的把介於導體和絕緣體之間的材料稱為半導體。與導體和絕緣體相比,半導體材料的發現是最晚的,直到20世紀30年代,當材料的提純技術改進以後,半導體的存在才真正被學術界認可。
半導體的分類,按照其製造技術可以分為:分立器件、光電半導體、邏輯IC、模擬IC、儲存器等大類,一般來說這些還會被分成小類。此外還有以應用領域、設計方法等進行分類,最近雖然不常用,單還是按照IC、LSI、VLSI(超大LSI)及其規模進行分類的方法。此外,還有按照其所處理的信號,可以分成模擬、數字、模擬數字混成及功能進行分類的方法。
[編輯本段]半導體定義
電阻率介於金屬和絕緣體之間並有負的電阻溫度系數的物質。
半導體室溫時電阻率約在10E-5~10E7歐·米之間,溫度升高時電阻率指數則減小。
半導體材料很多,按化學成分可分為元素半導體和化合物半導體兩大類。
鍺和硅是最常用的元素半導體;化合物半導體包括Ⅲ-Ⅴ 族化合物(砷化鎵、磷化鎵等)、Ⅱ-Ⅵ族化合物( 硫化鎘、硫化鋅等)、氧化物(錳、鉻、鐵、銅的氧化物),以及由Ⅲ-Ⅴ族化合物和Ⅱ-Ⅵ族化合物組成的固溶體(鎵鋁砷、鎵砷磷等)。除上述晶態半導體外,還有非晶態的玻璃半導體、有機半導體等。
半導體(東北方言):意指半導體收音機,因收音機中的晶體管由半導體材料製成而得名。
本徵半導體
不含雜質且無晶格缺陷的半導體稱為本徵半導體。在極低溫度下,半導體的價帶是滿帶(見能帶理論),受到熱激發後,價帶中的部分電子會越過禁帶進入能量較高的空帶,空帶中存在電子後成為導帶,價帶中缺少一個電子後形成一個帶正電的空位,稱為空穴。導帶中的電子和價帶中的空穴合稱電子 - 空穴對,均能自由移動,即載流子,它們在外電場作用下產生定向運動而形成宏觀電流,分別稱為電子導電和空穴導電。這種由於電子-空穴對的產生而形成的混合型導電稱為本徵導電。導帶中的電子會落入空穴,電子-空穴對消失,稱為復合。復合時釋放出的能量變成電磁輻射(發光)或晶格的熱振動能量(發熱)。在一定溫度下,電子 - 空穴對的產生和復合同時存在並達到動態平衡,此時半導體具有一定的載流子密度,從而具有一定的電阻率。溫度升高時,將產生更多的電子 - 空穴對,載流子密度增加,電阻率減小。無晶格缺陷的純凈半導體的電阻率較大,實際應用不多。
[編輯本段]半導體特點
半導體三大特性∶攙雜性、熱敏性和光敏性。
★在形成晶體結構的半導體中,人為地摻入特定的雜質元素,導電性能具有可控性。
★在光照和熱輻射條件下,其導電性有明顯的變化。
晶格:晶體中的原子在空間形成排列整齊的點陣,稱為晶格。
共價鍵結構:相鄰的兩個原子的一對最外層電子(即價電子)不但各自圍繞自身所屬的原子核運動,而且出現在相鄰原子所屬的軌道上,成為共用電子,構成共價鍵。
自由電子的形成:在常溫下,少數的價電子由於熱運動獲得足夠的能量,掙脫共價鍵的束縛變成為自由電子。
空穴:價電子掙脫共價鍵的束縛變成為自由電子而留下一個空位置稱空穴。
電子電流:在外加電場的作用下,自由電子產生定向移動,形成電子電流。
空穴電流:價電子按一定的方向依次填補空穴(即空穴也產生定向移動),形成空穴電流。
本徵半導體的電流:電子電流+空穴電流。自由電子和空穴所帶電荷極性不同,它們運動方向相反。
載流子:運載電荷的粒子稱為載流子。
導體電的特點:導體導電只有一種載流子,即自由電子導電。
本徵半導體電的特點:本徵半導體有兩種載流子,即自由電子和空穴均參與導電。
本徵激發:半導體在熱激發下產生自由電子和空穴的現象稱為本徵激發。
復合:自由電子在運動的過程中如果與空穴相遇就會填補空穴,使兩者同時消失,這種現象稱為復合。
動態平衡:在一定的溫度下,本徵激發所產生的自由電子與空穴對,與復合的自由電子與空穴對數目相等,達到動態平衡。
載流子的濃度與溫度的關系:溫度一定,本徵半導體中載流子的濃度是一定的,並且自由電子與空穴的濃度相等。當溫度升高時,熱運動加劇,掙脫共價鍵束縛的自由電子增多,空穴也隨之增多(即載流子的濃度升高),導電性能增強;當溫度降低,則載流子的濃度降低,導電性能變差。
結論:本徵半導體的導電性能與溫度有關。半導體材料性能對溫度的敏感性,可製作熱敏和光敏器件,又造成半導體器件溫度穩定性差的原因。
雜質半導體:通過擴散工藝,在本徵半導體中摻入少量合適的雜質元素,可得到雜質半導體。
N型半導體:在純凈的硅晶體中摻入五價元素(如磷),使之取代晶格中硅原子的位置,就形成了N型半導體。
多數載流子:N型半導體中,自由電子的濃度大於空穴的濃度,稱為多數載流子,簡稱多子。
少數載流子:N型半導體中,空穴為少數載流子,簡稱少子。
施子原子:雜質原子可以提供電子,稱施子原子。
N型半導體的導電特性:它是靠自由電子導電,摻入的雜質越多,多子(自由電子)的濃度就越高,導電性能也就越強。
P型半導體:在純凈的硅晶體中摻入三價元素(如硼),使之取代晶格中硅原子的位置,形成P型半導體。
多子:P型半導體中,多子為電子。
少子:P型半導體中,少子為空穴。
受主原子:雜質原子中的空位吸收電子,稱受主原子。
P型半導體的導電特性:摻入的雜質越多,多子(空穴)的濃度就越高,導電性能也就越強。
結論:
多子的濃度決定於雜質濃度。
少子的濃度決定於溫度。
PN結的形成:將P型半導體與N型半導體製作在同一塊矽片上,在它們的交界面就形成PN結。
PN結的特點:具有單向導電性。
擴散運動:物質總是從濃度高的地方向濃度低的地方運動,這種由於濃度差而產生的運動稱為擴散運動。
空間電荷區:擴散到P區的自由電子與空穴復合,而擴散到N區的空穴與自由電子復合,所以在交界面附近多子的濃度下降,P區出現負離子區,N區出現正離子區,它們是不能移動,稱為空間電荷區。
電場形成:空間電荷區形成內電場。
空間電荷加寬,內電場增強,其方向由N區指向P區,阻止擴散運動的進行。
漂移運動:在電場力作用下,載流子的運動稱漂移運動。
PN結的形成過程:如圖所示,將P型半導體與N型半導體製作在同一塊矽片上,在無外電場和其它激發作用下,參與擴散運動的多子數目等於參與漂移運動的少子數目,從而達到動態平衡,形成PN結。

❹ 導體 半導體 絕緣體的能帶特徵分別是什麼

首先要清楚一個概念,滿帶不導電,只有空帶和未滿帶才導電。

所以
導體內能導電是因為它的能容帶是未滿帶。
半導體是既有空帶又有滿帶,而且它們之間的禁帶寬度較小,當電流足夠大時,滿帶帶頂上的載流子就會躍遷到空帶去,導致滿帶不滿,空帶不空,這種狀態下才能導電。
絕緣體的能帶不是滿帶就是空帶,而且它們之間的禁帶寬度較大,載流子的躍遷比較困難,所以它是不導電的。不過在較高溫度下,也會有少數絕緣體材料變成半導體材料。

翻翻《固體物理》課本上面都有詳細的原理

❺ 半導體是什麼意思

半導體

semiconctor

電導率(conctivity)介於金屬和絕緣體(insulator)之間的固體材料。半導體於室溫時電導率約在10ˉ10~10000/Ω·cm之間,純凈的半導體溫度升高時電導率按指數上升。半導體材料有很多種,按化學成分可分為元素半導體和化合物半導體兩大類。鍺和硅是最常用的元素半導體;化合物半導體包括Ⅲ-Ⅴ 族化合物(砷化鎵、磷化鎵等)、Ⅱ-Ⅵ族化合物( 硫化鎘、硫化鋅等)、氧化物(錳、鉻、鐵、銅的氧化物),以及由Ⅲ-Ⅴ族化合物和Ⅱ-Ⅵ族化合物組成的固溶體(鎵鋁砷、鎵砷磷等)。除上述晶態半導體外,還有非晶態的有機物半導體等。

本徵半導體(intrinsic semiconctor) 沒有摻雜且無晶格缺陷的純凈半導體稱為本徵半導體。在絕對零度溫度下,半導體的價帶(valence band)是滿帶(見能帶理論),受到光電注入或熱激發後,價帶中的部分電子會越過禁帶(forbidden band/band gap)進入能量較高的空帶,空帶中存在電子後成為導帶(conction band),價帶中缺少一個電子後形成一個帶正電的空位,稱為空穴(hole),導帶中的電子和價帶中的空穴合稱為電子 - 空穴對。上述產生的電子和空穴均能自由移動,成為自由載流子(free carrier),它們在外電場作用下產生定向運動而形成宏觀電流,分別稱為電子導電和空穴導電。這種由於電子-空穴對的產生而形成的混合型導電稱為本徵導電。導帶中的電子會落入空穴,使電子-空穴對消失,稱為復合(recombination)。復合時產生的能量以電磁輻射(發射光子photon)或晶格熱振動(發射聲子phonon)的形式釋放。在一定溫度下,電子 - 空穴對的產生和復合同時存在並達到動態平衡,此時本徵半導體具有一定的載流子濃度,從而具有一定的電導率。加熱或光照會使半導體發生熱激發或光激發,從而產生更多的電子 - 空穴對,這時載流子濃度增加,電導率增加。半導體熱敏電阻和光敏電阻等半導體器件就是根據此原理製成的。常溫下本徵半導體的電導率較小,載流子濃度對溫度變化敏感,所以很難對半導體特性進行控制,因此實際應用不多。

雜質半導體(extrinsic semiconctor) 半導體中的雜質對電導率的影響非常大,本徵半導體經過摻雜就形成雜質半導體,一般可分為n型半導體和p型半導體。半導體中摻入微量雜質時,雜質原子附近的周期勢場受到干擾並形成附加的束縛狀態,在禁帶中產生附加的雜質能級。能提供電子載流子的雜質稱為施主(donor)雜質,相應能級稱為施主能級,位於禁帶上方靠近導帶底附近。例如四價元素鍺或硅晶體中摻入五價元素磷、砷、銻等雜質原子時,雜質原子作為晶格的一分子,其五個價電子中有四個與周圍的鍺(或硅)原子形成共價鍵,多餘的一個電子被束縛於雜質原子附近,產生類氫淺能級-施主能級。施主能級上的電子躍遷到導帶所需能量比從價帶激發到導帶所需能量小得多,很易激發到導帶成為電子載流子,因此對於摻入施主雜質的半導體,導電載流子主要是被激發到導帶中的電子,屬電子導電型,稱為n型半導體。由於半導體中總是存在本徵激發的電子空穴對,所以在n型半導體中電子是多數載流子,空穴是少數載流子。相應地,能提供空穴載流子的雜質稱為受主(acceptor)雜質,相應能級稱為受主能級,位於禁帶下方靠近價帶頂附近。例如在鍺或硅晶體中摻入微量三價元素硼、鋁、鎵等雜質原子時,雜質原子與周圍四個鍺(或硅)原子形成共價結合時尚缺少一個電子,因而存在一個空位,與此空位相應的能量狀態就是受主能級。由於受主能級靠近價帶頂,價帶中的電子很容易激發到受主能級上填補這個空位,使受主雜質原子成為負電中心。同時價帶中由於電離出一個電子而留下一個空位,形成自由的空穴載流子,這一過程所需電離能比本徵半導體情形下產生電子空穴對要小得多。因此這時空穴是多數載流子,雜質半導體主要靠空穴導電,即空穴導電型,稱為p型半導體。在p型半導體中空穴是多數載流子,電子是少數載流子。在半導體器件的各種效應中,少數載流子常扮演重要角色。

❻ 介紹下半導體的能帶理論

半導體能帶理論
分析半導體能帶理論,必須從能級,能帶,禁帶,價帶,導帶開始。因此分析如下:
能級( Level):在孤立原子中,原子核外的電子按照一定的殼層排列,每一殼層容納一定數量的電子。每個殼層上的電子具有分立的能量值,也就是電子按能級分布。為簡明起見,在表示能量高低的圖上,用一條條高低不同的水平線表示電子的能級,此圖稱為電子能級圖。 能帶(Enegy Band):晶體中大量的原子集合在一起,而且原子之間距離很近,以硅為例,每立方厘米的體積內有5×1022個原子,原子之間的最短距離為0.235nm。致使離原子核較遠的殼層發生交疊,殼層交疊使電子不再局限於某個原子上,有可能轉移到相鄰原子的相似殼層上去,也可能從相鄰原子運動到更遠的原子殼層上去,這種現象稱為電子的共有化。從而使本來處於同一能量狀態的電子產生微小的能量差異,與此相對應的能級擴展為能帶。 禁帶(Forbidden Band):允許被電子占據的能帶稱為允許帶,允許帶之間的范圍是不允許電子占據的,此范圍稱為禁帶。原子殼層中的內層允許帶總是被電子先佔滿,然後再占據能量更高的外面一層的允許帶。被電子占滿的允許帶稱為滿帶,每一個能級上都沒有電子的能帶稱為空帶。 價帶(Valence Band):原子中最外層的電子稱為價電子,與價電帶。 導帶(Conction Band):價帶以上能量最低的允許帶稱為導帶。 導帶的底能級表示為Ec,價帶的頂能級表示為Ev,Ec與Ev之間的能量間隔稱為禁帶Eg。 半導體的導電作用是通過帶電粒子的運動(形成電流)來實現的,這種電流的載體稱為載流子。半導體中的載流子是帶負電的電子和帶正電的空穴。對於不同的材料,禁帶寬度不同,導帶中電子的數目也不同,從而有不同的導電性。例如,絕緣材料SiO2的Eg約為5.2eV,導帶中電子極少,所以導電性不好,電阻率大於1012Ω·cm。半導體Si的Eg約為1.1eV,導帶中有一定數目的電子,從而有一定的導電性,電阻率為10-3—1012Ω·cm。金屬的導帶與價帶有一定程度的重合,Eg=0,價電子可以在金屬中自由運動,所以導電性好,電阻率為10-6—10-3Ω·cm。

❼ 半導體是什麼意思

半導體

semiconctor

電導率(conctivity)介於金屬和絕緣體(insulator)之間的固體材料。半導體於室溫時電導率約在10ˉ10~10000/Ω·cm之間,純凈的半導體溫度升高時電導率按指數上升。半導體材料有很多種,按化學成分可分為元素半導體和化合物半導體兩大類。鍺和硅是最常用的元素半導體;化合物半導體包括Ⅲ-Ⅴ 族化合物(砷化鎵、磷化鎵等)、Ⅱ-Ⅵ族化合物( 硫化鎘、硫化鋅等)、氧化物(錳、鉻、鐵、銅的氧化物),以及由Ⅲ-Ⅴ族化合物和Ⅱ-Ⅵ族化合物組成的固溶體(鎵鋁砷、鎵砷磷等)。除上述晶態半導體外,還有非晶態的有機物半導體等。

本徵半導體(intrinsic semiconctor) 沒有摻雜且無晶格缺陷的純凈半導體稱為本徵半導體。在絕對零度溫度下,半導體的價帶(valence band)是滿帶(見能帶理論),受到光電注入或熱激發後,價帶中的部分電子會越過禁帶(forbidden band/band gap)進入能量較高的空帶,空帶中存在電子後成為導帶(conction band),價帶中缺少一個電子後形成一個帶正電的空位,稱為空穴(hole),導帶中的電子和價帶中的空穴合稱為電子 - 空穴對。上述產生的電子和空穴均能自由移動,成為自由載流子(free carrier),它們在外電場作用下產生定向運動而形成宏觀電流,分別稱為電子導電和空穴導電。這種由於電子-空穴對的產生而形成的混合型導電稱為本徵導電。導帶中的電子會落入空穴,使電子-空穴對消失,稱為復合(recombination)。復合時產生的能量以電磁輻射(發射光子photon)或晶格熱振動(發射聲子phonon)的形式釋放。在一定溫度下,電子 - 空穴對的產生和復合同時存在並達到動態平衡,此時本徵半導體具有一定的載流子濃度,從而具有一定的電導率。加熱或光照會使半導體發生熱激發或光激發,從而產生更多的電子 - 空穴對,這時載流子濃度增加,電導率增加。半導體熱敏電阻和光敏電阻等半導體器件就是根據此原理製成的。常溫下本徵半導體的電導率較小,載流子濃度對溫度變化敏感,所以很難對半導體特性進行控制,因此實際應用不多。

雜質半導體(extrinsic semiconctor) 半導體中的雜質對電導率的影響非常大,本徵半導體經過摻雜就形成雜質半導體,一般可分為n型半導體和p型半導體。半導體中摻入微量雜質時,雜質原子附近的周期勢場受到干擾並形成附加的束縛狀態,在禁帶中產生附加的雜質能級。能提供電子載流子的雜質稱為施主(donor)雜質,相應能級稱為施主能級,位於禁帶上方靠近導帶底附近。例如四價元素鍺或硅晶體中摻入五價元素磷、砷、銻等雜質原子時,雜質原子作為晶格的一分子,其五個價電子中有四個與周圍的鍺(或硅)原子形成共價鍵,多餘的一個電子被束縛於雜質原子附近,產生類氫淺能級-施主能級。施主能級上的電子躍遷到導帶所需能量比從價帶激發到導帶所需能量小得多,很易激發到導帶成為電子載流子,因此對於摻入施主雜質的半導體,導電載流子主要是被激發到導帶中的電子,屬電子導電型,稱為n型半導體。由於半導體中總是存在本徵激發的電子空穴對,所以在n型半導體中電子是多數載流子,空穴是少數載流子。相應地,能提供空穴載流子的雜質稱為受主(acceptor)雜質,相應能級稱為受主能級,位於禁帶下方靠近價帶頂附近。例如在鍺或硅晶體中摻入微量三價元素硼、鋁、鎵等雜質原子時,雜質原子與周圍四個鍺(或硅)原子形成共價結合時尚缺少一個電子,因而存在一個空位,與此空位相應的能量狀態就是受主能級。由於受主能級靠近價帶頂,價帶中的電子很容易激發到受主能級上填補這個空位,使受主雜質原子成為負電中心。同時價帶中由於電離出一個電子而留下一個空位,形成自由的空穴載流子,這一過程所需電離能比本徵半導體情形下產生電子空穴對要小得多。因此這時空穴是多數載流子,雜質半導體主要靠空穴導電,即空穴導電型,稱為p型半導體。在p型半導體中空穴是多數載流子,電子是少數載流子。在半導體器件的各種效應中,少數載流子常扮演重要角色。

❽ 半導體中的能帶圖是怎麼回事兒,最好是普通語言解釋,謝謝!

我們看到的能帶抄圖,有導帶底、價帶襲頂,雜質半導體中還有施主能級和受主能級。
所謂能帶圖就是用水平橫線表示各個能帶的能量極值及定義值,可以直觀的看到不同能級的能量的大小的一種表示方法。
如果你希望了解更深入的理論或者對一些定義不太了解,建議你看劉恩科版《半導體物理》。

❾ 導體、半導體和絕緣體的區別(能帶理論)

按固體能帶理論,物質的核外電子有不同的能量。根據核外電子能級的不同,回把它們的能級劃分為三種答能帶:導帶、禁帶和價帶(滿帶)。 在禁帶里,是不允許有電子存在的。禁帶把導帶和價帶分開,對於導體,它的大量電子處於導帶,能自由移動。在電場作用下,成為載流子。因此,導體載流子的濃度很大。 對絕緣體和半導體,它的電子大多數都處於價帶,不能自由移動。但在熱、光等外界因素的作用下,可以使少量價帶中的電子越過禁帶,躍遷到導帶上去成為載流子。 絕緣體和半導體的區別主要是禁的寬度不同。半導體的禁帶很窄,(一般低於3eV),絕緣體的禁帶寬一些,電子的躍遷困難得多。因此,絕緣體的載流子的濃度很小。導電性能很弱。實際絕緣體里,導帶里的電子不是沒有,並且總有一些電子會從價帶躍遷到導帶,但數量極少。所以,在一般情況下,可以忽略在外場作用下它們移動所形成的電流。

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