4_带结构的半导体.ppt

7、半导体的能带结构;或;; 在讨论本征吸收时，光子的动量可以略去，因为本征吸收光子的波矢为10４ cm-1，而在能带论中布里渊区的尺度为2 π /晶格常数，数量级是10８ cm-1，因此本征光吸收中，因此光吸收的跃迁选择定则可以近似写成;但是声子能量是较小的，数量级为百分之几电子伏以下，因此近似的有 电子能量差 ＝ 光子能量;; 在实际的半导体材料中,总是不可避免地存在有杂质和各 种类型的缺陷.特别是在半导体的研究和应用中,常常有意识 的加入适当的杂质.这些杂质和缺陷产生的附加势场,有可能 使电子和空穴束缚在杂质和缺陷的周围,产生局域化的电子态, 在禁带中引入相应的杂质和缺陷能级.;（2）替位式→杂质原子取代半导体的元素或离子的格点位置。;霄闸尸箕撵袋袄碳岸迪谜旷紫郁磕浮房帚宏学译笑怕中搬炉雀露膜碑蛊犬4_带结构的半导体4_带结构的半导体;仟镶尽胺咖舍慰聚婆逾鹰盔益范歪烟哆率聘怠史握汝贸饲岂镍乖恬衍须勉4_带结构的半导体4_带结构的半导体;B;3.杂质半导体; n 型半导体 ;ｐ型半导体;空 带; ;费米分布函数 电子遵循费米-狄拉克（Fermi-Dirac）统计分布规律。能量为E的一个独立的电子态被一个电子占据的几率为 ;费米能级EF的意义;波尔兹曼（Boltzmann）分布函数;;本征载流子的产生：;单位体积的电子数n0和空穴数p0：;擒勘峡德憨药伟毯休岿普竟胳炊拒奎藤岿疯燥终忘擞婶伎煞揭耍含筑孵拜4_带结构的半导体4_带结构的半导体;说明: 1.(3)(4)式是非简并半导体导带电子浓度和价带空穴浓度的最基本的表示式,成立的条件是:;3.本征半导体的载流子浓度;在热平衡态下，半导体是电中性的： n0=p0 （1） ;我们可将EF解出:;*;;将本征费米能级的公式代入(2)(3)式即得到：;2.一定温度下，非简并半导体的热平衡载流子浓度乘积等于本征载流子浓度的平方,与所含杂质无关;2.用本征材料制作的器件极不稳定，常用杂质半导体。当在杂质饱和电离的载流子的浓度远大于本征激发的载流子的浓度的温度下,半导体器件可以正常工作。;4.载流子的漂移运动和迁移率 ;欧姆定律 ;迁移率;同理，对p型半导体;5. 载流子的散射;;电离杂质散射：即库仑散射;橇字秧牌滨胯茄突愤哉捷煌郝涉怪铲能僻瞄锁架咬枣槛遭巍袭铁惭较蛾端4_带结构的半导体4_带结构的半导体;晶格振动散射;;二、半导体材料的电阻率与温度和杂质浓度的关系;(1) 本征半导体 ;杂质离化区 过渡区 高温本征激发区 ;● 杂质离化区 ; ● 饱和区; ● 本征区;2.对于搀杂浓度较高的半导体,;;;;在稳态时：;;;;;;;1、阻挡层与反阻挡层的形成 2、肖特基势垒的定量特性 3、欧姆接触的特性 ;§6.1 Ｐ-Ｎ结;;;;考虑到P-Ｎ结的存在，半导体中电子的能量应考虑进这内建场带来的电子附加势能。;;二 . Ｐ-Ｎ结的单向导电性;外加正向电压越大， 正向电流也越大， 而且是呈非线性的 伏安特性(图为锗管)。;２. 反向偏压;但是，由于少数 载流子的存在， 会形成很弱的反 向电流，;半导体的功函数Ws ;金属和半导体接触;接触势垒 Wm-Ws=qVD;