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§1.2半导体的电学性质 1. 半导体材料概况 (1) 依据化学组元个数，分为 • 元素半导体 －Si、Ge • 化合物半导体 －  III-V族族 GaAs,, InSb,, InP 等等  II-VI族 CdS, CdTe, ZnO等  (Ga Al )As, HgCdTeS等 1－x x (2) 依据电子参与成键情况 • 本征半导体 所有外层电子都成键；所有结 合键上电子都满额 • 掺杂半导体 －N型 ： Si(As,P) －PP型型 ：： Si(B,Al,Ga)Si(B,Al,Ga) §1.2.1本征半导体与本征激发过程 纯硅和纯锗属于本征半导体。 ““本本征””是是具有有 ““原本特原本特征””的意意思。这些半这些半 导体的禁带Eg比较小，具有足够热能的电子能 够越过禁带，从价带被激发到导带。 被激发的电子原来占据的价带的能级上则留下被激发的电子原来占据的价带的能级上则留下 一个空穴。 如果一个电子过来填充这个空穴，那么它原 来的能级上又会出现一个空穴。 所以空穴可以携带所以空穴可以携带一个正电荷个正电荷，，空穴的移动空穴的移动 也会产生电流。 如果在半导体材料上加上电压如果在半导体材料上加上电压，导带上的电导带上的电 子朝正极移动，价带上的空穴则向负极移动 在外加电压作用下,半导体中的电子在导带中 移动移动,空穴则在价带中朝相反方向移动空穴则在价带中朝相反方向移动 •本征半导体中，通过控制温度来控制载流 子的数的数量及其其导电性电性。 •在绝对零零度时，所有的电子都都处于价带价带， 导带中的所有能级都是空的。 •当温度升高时当温度升高时，，电子占据导带能级的可能电子占据导带能级的可能 性也增加，半导体的导电性也随之增加。 •半导体中的导电性与温度的这种关系刚好半导体中的导电性与温度的这种关系刚好 与金属相反。 •在金属中在金属中，导电性是随着温度升高而降低导电性是随着温度升高而降低 的。 半导体材料能带特征 价带、导带及能带间隙 间接带隙与直接带隙半导体 能带间隙：Eg ＝EC − EV 大大小随随温度升高度升高小幅幅降低降低 固溶体可以调节 掺杂半半导体有掺杂能级 电子有效质量 • 描述周期势场中电子的运动，依据电子 能量与波氏的关系确定 • 有效质量定义： 22 m* 2 d E ddkk 2  能带底部电子有效质量能带底部电子有效质量mm** 00 ， 电子有效质量m m* e  能带顶部电子有效质量m* 0 空穴有效质量m 等于电子有效质量 h 的负值，即m ＝－m* h 半导体的电子有效质量与状态密度 1. 电子的有效质量依据其能量随波矢变化曲线的不同，可以 具有不同的质量，也不同于电子的静止质量m0 22.能态密度能态密度 3 2 1 2m 1     e   2 导带底部导带底部