盐城师范学院化工学院电导率.ppt

* 根据实测有效质量mdp和mdn，可知室温下本征半导体的费米能级基本上在禁带中线处． * 即要求达到所谓“12个9”的纯度 对于晶态半导体材料，本征半导体的电导率为 n型半导体 p型半导体 对于无机非金属材料，往往同时存在电子型电导和离子型电导，其电导率主要决定于电子电导率，这是因为电子或空穴的迁移率一般比离子迁移率大得多，而且电子载流子的浓度随温度增加比离子载流子快得多。但对于快离子导体或称固体电解质，其离子电导率也很明显。 对于有机高分子材料，大多属电导率很小(电阻率很大)的绝缘体或称为电介质材料，但某些聚合物本身具有导电性，如在高度共轭的高分子中，存在与π电子非局域化有关的电子电导。 ※结构型导电高分子——是指那些分子结构本身能提供载流子从而显示导电性的高分子材料，其载流子可以是电子、空穴，也可以是正负离子。 ※复合型导电高分子—— 高分子本身并无导电性，它是通过掺入的导电微粒或细丝提供载流子来实现导电的。 实际材料处在施加电场的电极之间时，在低电场时会发生热电子发射，产生电子载流子，而在高电场下会发生强场致冷发射(即隧道效应)，也会产生大量电子载流子。由于材料总含有杂质离子和位错等，在低温下就会产生弱束缚离子载流子，而在高温下的热激发会形成肖特基缺陷和弗兰克尔缺陷，产生本征离子载流子，所以实际材料的电导率是电子电导率和离子电导率的共同反映。 THE END * * 能够携带电荷的粒子称为载流子。 在金属、半导体和绝缘体中携带电荷的载流子是电子 在电解质溶液中，携带电荷的载流子则是离子。 * * * 主要特点是采用量子力学来确定电子状态。 * 相邻两能级的基元差别为 ，L=1cm时，~10-14eV * 由于金属中自由电子的量子化特征不明显，可以用经典力学理论结合波粒二象性，讨论金属材料的电导率 * 电子不受密集、规则排列的离子实的散射。实验表明晶体中电子具有比晶格常数长得多的平均自由程。 * * 在液氢温度下：对很纯的金属，曾经测定平均自由程长达10cm． * * 在周期性势场中运动的单电子，其波函数具有平面波的形式，同时被一个具有与势场的空间周期性相同的函数所调制． * * 求和号带撇表示累加时不包括n=0的项 * * 所有电子的波矢均向左移动 * * 根据原子结构理论，每个电子都占有一个分立的能级。泡利（Pauli）不相容原理指出，每个能级只能容纳2个电子。 * 能带半满 * 实际上价电子并未填满3s能带，有一部分电子占据了能量较高的带。 金属能带的交迭可由x-ray发射谱的实验证明。 * 在洛伦兹力的作用下，在垂直于的样品端面上就会形成电荷累积，形成霍尔电场；电子或空穴受到两个力的作用，一是磁场中的洛伦兹力；一是霍尔电场中的电场力；达到平衡时，必然是洛伦兹力同电场力相等 * 利用磁阻效应制作半导体磁敏电阻 如果A、c间短路，A、c两面上不能积累载流子，y方向不产生电场。空穴便继续偏转，不产生霍耳效应，但却使x方向电流降低，电阻增大，因而磁阻效应加强。因此霍耳效应比较明显的样品，磁阻效应就小；反之，霍耳电压比较小的样品，磁阻效应就大。 * 如：硅的原子密度为5X1022个／cm3，硅材料提纯到杂质含量仅有10-9时，每立方厘米仍含有1014个杂质原子 如杂志As、Sb、P在Si中的电离能分别为0.049eV、0.039eV和0.044eV,均小于Si的Eg=1.12eV. * * 深能级杂质：非ⅢⅤ族杂质在Si、Ge的禁带中产生的施主能级远离导带底，受主能级远离价带顶。杂质电离能大，能够产生多次电离 * 通常把服从玻尔兹曼统计规律的电子系统称为“非简并系统”，而服从费米—狄拉克统计规律的电子系统称为“简并系统”。 式中，V为晶体体积，mdn为导带电子状态密度的有效质量，E c为导带底的能量值． * 导带中电子浓度和价带中空穴浓度随着温度和费米能级的不同而变化。其中温度的影响，一方面来源于Nc和Nv，另一方面来自玻尔兹曼分布函数中的指数部分随温度的迅速变化、另外费米能级也与温度及半导体中所含杂质情况密切相关． 当杂质半导体渗入的杂质浓度很高时，费米能级可能进入导带或价带，这时不能采用玻尔兹曼分布函数，而必须用费米—狄拉克分布函数，这种情况称为“载流子的简并化”，对应的半导体称为“简并半导体”。 当 或 时，非简并 当 或 时，弱简并 当 或 时，简并 在非简并半导体中，杂质浓度不大