3-3 材料的电学.pdf

材料物理 储成林 东南大学材料科学与工程学院 Email: clchu@seu.edu.cn 1 第三章 材料的电学 内容： 3.1 金属自由电子气体模型 3.2 能带理论 3.3 半导体材料 2 第三章 材料的电学 3.3 半导体材料 3.3 半导体材料 3.3 半导体材料 教学内容： 3.3.1 半导体的基本性质 3.3.2 平衡态半导体的物理基础 3.3.2 平衡态半导体的物理基础3.3.2 平衡态半导体的物理基础 3.3.3 非平衡半导体中载流子的运动规律 3.3.3 非平衡半导体中载流子的运动规律 3 第三章 材料的电学 3.3 半导体材料 3.3.1 半导体的基本性质 半导体是固体材料的一种。 按照导电能力分类，固体材料可分： 4 导体、半导体与绝缘体的区别 图（a ）填满电子允带为“满带”，完全没电子允带 为“空带”，禁带宽（6eV 以上），具有这种能带结构固 体为“绝缘体”； 5 导体、半导体与绝缘体的区别 图（b ）半导体与绝缘体相似，但禁带窄（3eV 以下）， 满带部分电子热激发能越过禁带，进入空带形成自由电子， 产生导电能力；满带产生一个空能级位置（称为“空穴”）。 6 导体、半导体与绝缘体的区别 图（c ）允带有部分能级被电子填充，为“导带”。有 外加电场时，导带电子能跳到能量较高的能级上形成电流， 为“导体”。 7 第三章 材料的电学 3.3.1 半导体的基本性质 半导体的导电能力可以通过掺杂，在很宽的范围内调制； 半导体通过掺杂使其导电类型发生变化（N型和P型）。 Ge首先被应用，但Si应用更为广泛。 8 第三章 材料的电学 3.3.1 半导体的基本性质 9 第三章 材料的电学 3.3.1 半导体的基本性质 1. 半导体的能带结构 半导体的性质主要由导带（或导 带底）和价带（或价带顶）决定。