大学物理第三部分量子与宇宙学之第16章 固体导电理论.ppt

第16章 固体导电理论 第16章 固体导电理论 16-1 固体中的电子 16-1 固体中的电子 16-1 固体中的电子 16-1 固体中的电子 16-1 固体中的电子 16-1 固体中的电子 16-1 固体中的电子 16-1 固体中的电子 16-1 固体中的电子 16-1 固体中的电子 16-1 固体中的电子 16-1 固体中的电子 16-1 固体中的电子 16-1 固体中的电子 16-1 固体中的电子 16-1 固体中的电子 16-1 固体中的电子 16-1 固体中的电子 16-1 固体中的电子 16-1 固体中的电子 16-1 固体中的电子 16-2 半导体的导电机构 16-2 半导体的导电机构 16-2 半导体的导电机构 16-2 半导体的导电机构 16-2 半导体的导电机构 16-2 半导体的导电机构 16-2 半导体的导电机构 16-2 半导体的导电机构 16-2 半导体的导电机构 16-2 半导体的导电机构 16-2 半导体的导电机构 16-2 半导体的导电机构 16-2 半导体的导电机构 16-2 半导体的导电机构 16-2 半导体的导电机构 16-2 半导体的导电机构 16-2 半导体的导电机构 16-2 半导体的导电机构 16-2 半导体的导电机构 16-2 半导体的导电机构 16-2 半导体的导电机构 16-3 超导电性 16-3 超导电性 16-3 超导电性 16-3 超导电性 16-3 超导电性 16-3 超导电性 16-3 超导电性 16-3 超导电性 16-4 激光基础 16-4 激光基础 16-4 激光基础 16-4 激光基础 16-4 激光基础 16-4 激光基础 16-4 激光基础 16-4 激光基础 16-4 激光基础 16-4 激光基础 16-4 激光基础 16-4 激光基础 16-4 激光基础 16-4 激光基础 16-4 激光基础 16-4 激光基础 16-4 激光基础 16-4 激光基础 16-4 激光基础 16-4 激光基础 16-4 激光基础 16-4 激光基础 16-4 激光基础 16-4 激光基础 16-4 激光基础 热动平衡下， N2??N1，即处于高能级的原子数大大少于低能级的原子数——粒子数的正常分布 受激辐射占支配地位?粒子数反转 高能级上的粒子数超过低能级上的粒子数 实现粒子数反转的条件： ?要有实现粒子数反转分布的物质，这种物质具有 适当的能级结构； ?必须从外界输入能量，使工作物质中尽可能多的 粒子处于激发态。（激励或泵浦） 激励方法：光激励、电激励、化学激励 工作物质的能级结构：具有亚稳态(寿命较长) 只有具有亚稳态的工作物质才能实现粒子数反转 ? 电子碰撞 碰撞转移 He、Ne原子部分能级图 三、光学谐振腔 输出 全反射镜 （100%反射镜） 部分透光反射镜 （98%反射） 光学谐振腔 激发态原子 基态 受激辐射 自发辐射 实现粒子数反转分布的激活介质 辐射的光的位相、偏振状态、频率、传播方向是随机的。 光学谐振腔的作用： 1.使激光具有极好的方向性（沿轴线）； 2.增强光放大作用（延长了工作物质）； 3.使激光具有极好的单色性（选频）。 输出 全反射镜 （100%反射镜） 部分透光反射镜 （98%反射） 光学谐振腔 激光器 激活介质：具有亚稳态能级结构 光学谐振腔：维持光振荡 激励能源：供给能量，输出激光 例. He一Ne 气体激光器的粒子数反转 He -Ne 激光器中He是辅助物质，Ne是 激活物质，He与 Ne之比为5∶1 ? 10∶1。 四、激光器 五、激光的纵模与横模 谐振条件：光波在谐振腔内能形成驻波 或 腔长 谐振频率 频谱中每个谐振频率成为一个振荡纵模。 1、激光的纵模 相邻两纵模间隔 N个纵模 谐振腔选频作用： 工作物质辐射的谱线有一定宽度，只有满足阈值条件，并处于物质辐射谱线宽度内。 输出纵模个数： 空 带 Ea 满 带 受主能级 P型半导体 Si Si Si Si Si Si Si + B Eg 在p型半导体中 空穴……多数载流子 电子……少数载流子 三、 Ｐ-Ｎ结 1.Ｐ-Ｎ结的形成 由于Ｎ区的电子向Ｐ区扩散，Ｐ区的空穴向Ｎ区扩散，在ｐ型半导体和Ｎ型半导体的交界面附近产生了一个电场 , 称为内建场。 内建场大到一定 程度,不再有净电 荷的流动，达到 了新的平衡。 在ｐ型 n型交界面 附近形成的这种特 殊结构称为P-N结， 约0.1?m厚。 P-N结 n型 p型 内建场阻止电子 和空穴进一步扩 散，记作 。 2 . Ｐ-Ｎ结的单向导电性 （１） 正向偏压 在Ｐ-Ｎ结的 p 型区