19-3半导体的导电机构.pptVIP

§19-3 半导体的导电机构 1.电子和空穴 本征半导体是指纯净的半导体。 本征半导体的导电性能在导体与绝缘体之间。 电子导电：导带中的电子在外磁场中的定向运动。 空穴导电：满带中存在空穴的情况下，电子在满 带内的迁移，相当于空穴沿相反方向运动。空穴 相当于带正电的粒子。 满带上的一个电子跃迁到导带后,满带中出现一个空位，称为空穴。 电子和空穴 GaAs的扫描隧道显微镜图象 空带 满带 满带上带正电的 空穴向下跃迁也能 形成电流,这称为空 穴导电。 ?Eg 在外电场作用下, 空穴下面能级上的电 子可以跃迁到空穴上 来, 这相当于空穴向 下跃迁。 电子和空穴 2.杂质的影响 (1) n型半导体 四价的本征半导体 Si、Ge等，掺入少量 五价的杂质元素（如P、As等）形成电子型半 导体,称 n 型半导体。 量子力学表明，这种掺杂后多余的电子的能 级在禁带中紧靠空带处, ?ED～10-2eV，极易形 成电子导电。 该能级称为施主能级。 n 型半导体 在n型半导体中 空 带 满 带 施主能级 ED Eg Si Si Si Si Si Si Si P 空穴……少数载流子 电子……多数载流子 杂质的影响 (2) p型半导体 四价的本征半导体Si、Ｇe等，掺入少量三价的杂质元素(如Ｂ、Ga、Ｉn等)形成空穴型半导体，称 p 型半导体。 量子力学表明，这种掺杂后多余的空穴的能级在禁带中紧靠满带处，?ED～10-2eV,极易产生空穴导电。 该能级称受主能级。 杂质的影响 空 带 Ea 满 带 受主能级 P型半导体 Eg 在p型半导体中 电子……少数载流子 空穴……多数载流子 Si Si Si Si Si Si Si B + 杂质的影响 3.电阻率和温度的关系 电阻与温度的关系 导体的电阻率随 温度的升高而增大。 金属 半导体的电阻率随温度的升高而急剧地下降。由于半导体中的电子吸收能量后， 受激跃迁到导带的数 目增多。 利用半导体的这种 性质可以制成热敏电阻。 半导体 4.半导体的光电导现象 半导体在光照射下，电子吸收能量后，向导带跃迁。导电能力会增大，这种现象又称为内光电效应。 利用半导体的光电导现象可以制成光敏电阻。 5. p-n结 使p型半导体和n型半导体相接触，或在本征半导体两端各掺入施主杂质和受主杂质，它们交界处的结构称为p-n结。 P区空穴多电子少，n区电子多空穴少，因此p区中的空穴将向n区扩散，n区的电子将向p区扩 散，在交界处形成正负电荷的积累层，在p区的一 侧带负电，在n区的一侧带正电，这一电偶层形成 的电场将遏止电子和空穴的继续扩散，最后达到 动态平衡。 在p-n结处形成一定的电势差 。 p-n 结 p n p n P-n结 P-n结的能带情况 正向连接 p n 当p-n结正 向连接时，外电 场方向与p-n结 中的电场方向相 反，结中电场减 弱，势垒降低， 扩散增强，形成 正向电流。 p-n 结 * *