能帶、半導(dǎo)體.ppt

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1、新技術(shù)的物理基礎(chǔ)第十八章18-1固體的能帶理論固體指具有確定形狀和體積的物體。分為：晶體、非晶體和準(zhǔn)晶體一、晶體結(jié)構(gòu)和晶體分類1、晶體結(jié)構(gòu)外觀上：具有規(guī)則的幾何形狀微觀上：晶體點(diǎn)陣（晶格）基本特征：規(guī)則排列，表現(xiàn)出長(zhǎng)程有序性晶體中的重復(fù)單元稱為晶胞立方體心立方面心立方晶胞晶體組成結(jié)合力結(jié)合力特性晶體特性離子晶體正、負(fù)離子庫(kù)侖吸引力（離子鍵）無(wú)方向性無(wú)飽和性硬度高、熔點(diǎn)高、性脆、電子導(dǎo)電性弱共價(jià)晶體原子共價(jià)鍵有方向性有飽和性硬度高、熔點(diǎn)高、沸點(diǎn)高、不溶于所有尋常液體晶體組成結(jié)合力結(jié)合力特性晶體特性金

2、屬晶體原子實(shí)、價(jià)電子金屬鍵有明顯方向性有飽和性具有導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、金屬光澤分子晶體電中性的無(wú)極分子范德瓦耳斯力（范德瓦耳斯鍵）無(wú)方向性無(wú)飽和性熔點(diǎn)低、硬度低、導(dǎo)電性差二、固體的能帶1、電子共有化單個(gè)原子兩個(gè)原子由于晶體中原子的周期性排列而使價(jià)電子不再為單個(gè)原子所有的現(xiàn)象，稱為電子的共有化。晶體中周期性勢(shì)場(chǎng)2、能帶的形成電子的共有化使原先每個(gè)原子中具有相同能級(jí)的電子能級(jí)，因各原子間的相互影響而分裂成一系列和原來(lái)能級(jí)很接近的新能級(jí)，形成能帶。氫原子的能級(jí)分裂原子中的能級(jí)晶體中的能帶能帶的一般規(guī)律：2.

3、越是外層電子，能帶越寬，?E越大。1.原子間距越小，能帶越寬，?E越大。3.兩個(gè)能帶有可能重疊。禁帶：兩個(gè)相鄰能帶間可能有一個(gè)不被允許的能量間隔。離子間距r02p2s1sEO能帶重疊示意圖電子在能帶中的分布：1、每個(gè)能帶可以容納的電子數(shù)等于與該能帶相應(yīng)的原子能級(jí)所能容納的電子數(shù)的N倍（N是組成晶體的原子個(gè)數(shù)）。2、正常情況下，總是優(yōu)先填能量較低的能級(jí)。滿帶：各能級(jí)都被電子填滿的能帶。滿帶中電子不參與導(dǎo)電過(guò)程。價(jià)帶：由價(jià)電子能級(jí)分裂而形成的能帶。價(jià)帶能量最高，可能被填滿，也可不滿?？諑В号c各原子的激

4、發(fā)態(tài)能級(jí)相應(yīng)的能帶。正常情況下沒(méi)有電子填入。禁帶空帶（導(dǎo)帶）滿帶導(dǎo)帶滿帶三、導(dǎo)體和絕緣體當(dāng)溫度接近熱力學(xué)溫度零度時(shí)，半導(dǎo)體和絕緣體都具有滿帶和隔離滿帶與空帶的禁帶。禁帶空帶滿帶半導(dǎo)體能帶禁帶空帶滿帶絕緣體能帶禁帶價(jià)帶滿帶空帶滿帶空帶價(jià)帶滿帶一個(gè)好的金屬導(dǎo)體，它最上面的能帶或是未被電子填滿，或雖被填滿但填滿的能帶卻與空帶相重疊。四、半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體是指純凈的半導(dǎo)體。雜質(zhì)半導(dǎo)體是指摻有雜質(zhì)半導(dǎo)體。電子導(dǎo)電——半導(dǎo)體的載流子是電子空穴導(dǎo)電——半導(dǎo)體的載流子是空穴（滿帶上的一個(gè)電子躍遷到空帶后,滿帶中出現(xiàn)

5、的空位）3、p-n結(jié)的形成由于n區(qū)的電子向p區(qū)擴(kuò)散，p區(qū)的空穴向p區(qū)擴(kuò)散，在p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體的交界面附近產(chǎn)生了一個(gè)電場(chǎng),稱為內(nèi)電場(chǎng)。p-n結(jié)n型p型導(dǎo)帶禁帶滿帶p-n結(jié)的單向?qū)щ娦栽趐-n結(jié)的p型區(qū)接電源正極，n區(qū)接負(fù)極阻擋層勢(shì)壘被削弱、變窄，有利于空穴向n區(qū)運(yùn)動(dòng)，電子向p區(qū)運(yùn)動(dòng)，形成正向電流。p型n型IU（伏）I（毫安）O4、半導(dǎo)體的其他特征和應(yīng)用熱敏電阻半導(dǎo)體的電阻隨溫度的升高而指數(shù)下降，導(dǎo)電性能隨變化十分靈敏。熱敏電阻體積小、熱慣性小、壽命長(zhǎng)光敏電阻在可見(jiàn)光照射下，半導(dǎo)體硒的電阻隨光強(qiáng)

6、增加而急劇減小，但要求照射光的頻率大于紅限頻率。