半导体简介-硅材料.pptx

半导体基础知识整理（硅材料）

什么是半导体？导体（Conductor）导体是指很容易传导电流的物质绝缘体（Insolator）是指极不容易或根本不导电的一类物质半导体（Semiconductor）导电性能介于导体和绝缘体之间且具备半导体的基本特性的一类材料。半导体硅材料的电性能特点硅材料的电性能有以下三个显著特点：一、是它对温度的变化十分灵敏；二、是微量杂质的存在对电阻率的影响十分显著；三、是半导体材料的电阻率在受光照时会改变其数值的大小。综上所述，半导体的电阻率数值对温度、杂质和光照三个外部条件变化有较高的敏感性。?半导体简介

硅(Silicon)半导体简介金刚石结构，每个硅原子与四个硅原子相邻，形成正四面体结构相邻原子之间共用电子对形成共价键

能带半导体简介导带、价带、禁带宽度载流子：电子(自由电子、electron)、空穴(hole)电子空穴ECEV1.12eV电子带负电空穴带正电

硅(Silicon)半导体简介金刚石结构，每个硅原子与四个硅原子相邻，形成正四面体结构相邻原子之间共用电子对形成共价键

固体能带理论能带的形成晶体中，各个原子互相靠的很近，不同原子的内、外壳层都有一定的重叠，电子不在局限在某一个原子中，可以由一个原子转移到相邻的原子上，导致电子共有化运动，结果使孤立原子的单一能级分裂成能带。根据电子先填充低能级的原理，下面的能带先填满电子，这个带被称为价带或满带，上面的未被电子填满的能带或空能带称为导带，中间以禁带相隔。电子在原子之间的转移不是任意的，电子只能在能量相同的轨道之间发生转移.当电子获得足够能量的时候将越过禁带发生跃迁。能带禁带能带禁带能带

固体能带理论导体、绝缘体、半导体绝缘体半导体导体EcEvEgEg导带禁带价带

固体能带理论导体、绝缘体、半导体导体：能带交叠，即使极小的外加能量就会引起导电。绝缘体：能带间距很大，不可能导电。半导体：禁带比绝缘体窄很多，部分电子因热运动从价带跳到导带，使导带中有少量电子，价带中有少量空穴，从而有一定的导电能力

固体能带理论导体、绝缘体、半导体物体的导电能力，一般用材料电阻率的大小来衡量。电阻率越大，说明这种材料的导电能力越弱。物体电阻率导体半导体绝缘体Ω·CM10e-410e-3~10e910e9

半导体材料硅的晶体结构硅太阳电池生产中常用的硅（Si），磷（P），硼（B）元素的原子结构模型如下：第三层4个电子第二层8个电子第一层2个电子Si+14P+15B最外层5个电子最外层3个电子siPB

半导体材料硅的晶体结构原子最外层的电子称为价电子，有几个价电子就称它为几族元素。若原子失去一个电子，称这个原子为正离子，若原子得到一个电子，则成为一个带负电的负离子。原子变成离子的过程称为电离。晶体结构固体可分为晶体和非晶体两大类。原子无规则排列所组成的物质为非晶体。而晶体则是由原子规则排列所组成的物质。晶体有确定的熔点，而非晶体没有确定熔点，加热时在某一温度范围内逐渐软化，如玻璃。单晶和多晶的区别在整个晶体内，原子都是周期性的规则排列，称之为单晶。由许多取向不同的单晶颗粒杂乱地排列在一起的固体称为多晶。

半导体材料硅的晶体结构硅晶体内的共价键硅晶体的特点是原子之间靠共有电子对连接在一起。硅原子的4个价电子和它相邻的4个原子组成4对共有电子对。这种共有电子对就称为“共价键”。

半导体材料硅的晶体结构硅晶体的金刚石结构晶体对称的，有规则的排列叫做晶体格子，简称晶格，最小的晶格叫晶胞。以下是较重要的几个晶胞：(a)简单立方（Po）(b)体心立方（Na、W）(c)面心立方（Al、Au）

半导体材料硅的晶体结构金刚石结构是一种复式格子，它是两个面心立方晶格沿对角线方向上移1/4互相套构而成。正四面实体结构金钢石结构

半导体材料硅的晶体结构晶面和晶向晶体中的原子可以看成是分布在一系列平行而等距的平面上，这些平面就称为晶面。每个晶面的垂直方向称为晶向。(100晶面)(110晶面)(111晶面)

半导体材料硅的晶体结构纯度半导体特性，是建立在半导体材料的纯度很高的基础上的。半导体的纯度常用几个“9”来表示。比如硅材料的纯度达到6个“9”，就是说硅的纯度达到99.9999%，其余0.0001%（即10-6）为杂质总含量。半导体材料中的杂质含量，通常还以“PPb”与“PPm”来表示。一个PPb就是十亿分之一（10-9），一个“PPm”就是百万分之一（10-6）

半导体材料硅的晶体结构导电特性导电能力随温度灵敏变化导体，绝缘体的电阻率随温度变化很小，导体温度每升高1度，电阻率大约升