无机材料物理性能7-2

1、12022年年4月月30日日2iien34l对理想晶体：因为无运动阻力，电子迁移率可近似认为无限大。l对实际晶体：既有晶格热振动，又有缺陷，电子运动受阻，迁移率变小。5v经典自由电子模型经典自由电子模型221atS emeEa/eemeEmeEattattSv221 21221eemeEv 6v量子力学理论量子力学理论22220dkEdh4eEa12222*dkEd4hm*mem*电子的有效质量电子的有效质量7vm*电子的有效质量电子的有效质量emm emm m* 89散射的两个原因散射的两个原因1、晶格散射、晶格散射晶格振动引起的散射叫做晶格散射；温度越高，晶格振动引起的散射叫做晶格散射；温

2、度越高，晶格振动越强对载流子的晶格散射也将增强，迁移晶格振动越强对载流子的晶格散射也将增强，迁移率降低。率降低。2、电离杂质散射、电离杂质散射电离杂质散射电离杂质散射 的影响与掺杂浓度有关，掺杂琥的影响与掺杂浓度有关，掺杂琥多，载流子和电离杂质相遇而被散射多，载流子和电离杂质相遇而被散射 的机会也就越多。的机会也就越多。温度越高，散射作用越弱。高掺杂时，温度越高，迁温度越高，散射作用越弱。高掺杂时，温度越高，迁移率越小移率越小。10根据能带理论，只有根据能带理论，只有导带中的电子导带中的电子或或价带价带顶的空穴顶的空穴才能参与导电。才能参与导电。金属、半导体和绝缘体的能带结构金属、半导体和绝缘

3、体的能带结构11半导体和绝缘体的能带结构半导体和绝缘体的能带结构12本征半导体的能带结构本征半导体的能带结构13载流子只由半导体晶格本射提供，是由载流子只由半导体晶格本射提供，是由热激发产生的，其浓度与温度呈指数关系。热激发产生的，其浓度与温度呈指数关系。空带中的电子导电和价带中的空穴导电同空带中的电子导电和价带中的空穴导电同时存在，载流子电子和空穴和浓度是相等的。时存在，载流子电子和空穴和浓度是相等的。本征电导本征电导本征半导体本征半导体14 kTEEexpkTEEexp11EFffe 21c232*e22cEEhm821EG15 kTEEhfe111EFkTEEfe11kTEEfekTEE

4、mmhkTnnvchehe2exp2243232kT2EexpNg16EfEcEDEvEfEvEcEAn型半导体型半导体p型半导体型半导体n型与型与p型半导体能带结构型半导体能带结构17杂质对半导体的导电性能影响很大杂质对半导体的导电性能影响很大 杂质半导体可分为杂质半导体可分为n n型型( (可提供电子可提供电子) )和和p p型型( (吸收电子，造成空穴吸收电子，造成空穴) )。掺入施主杂质的半导体称为掺入施主杂质的半导体称为n n半导体，掺入半导体，掺入受主杂质的半导体称为受主杂质的半导体称为p p半导体。半导体。18n n型半导体中型半导体中：kTEENNnDCDCe2exp21DCD

5、CfNNkTEEEln212119p p型半导体中型半导体中：kTEENNnVAAVh2exp21kTENNiAV2exp21VAAVfNNkTEEEln212120本征电导率：本征电导率：n n型半导体电导率：型半导体电导率：ekTENenenheghhee2expekTENNekTENeiDCheg2exp2exp2121 第一项与杂质浓度无关。第二项与施主杂质浓度 有关，因为 ，故在低温时，上式第二项起主要作用；高温时杂质能级上的有关电子已全部离解激发，温度继续升高时，电导率增加是属于本征电导性（即第一项起主要作用）。本征半导体或高温时的杂质半导体的电导率与温度的关系可简写为：DNigE

6、E kTEg2expekTENNeNeeiAVhekTEg2exp212 型半导体：p22本征半导体和高温时的杂质半导体的电导率本征半导体和高温时的杂质半导体的电导率与温度的关系为：与温度的关系为：kTEg2/exp023电阻率与温度的关系：电阻率与温度的关系：kTEkTEgg2lnln2/exp0024实际晶体的导电机构与温度关系如下：实际晶体的导电机构与温度关系如下：( (a)a)中表示在该温度区间具有始终如一的电子跃迁机构；中表示在该温度区间具有始终如一的电子跃迁机构； ( (b)b)中表示在低温区以杂质电导为主，高温区以本征电导为主；中表示在低温区以杂质电导为主，高温区以本征电导为主； ( (c)c)中表示在同一晶体中同时存在两种杂质时的电导特性。中表示在同一晶体中同时存在两种杂质时的电导特性。25 满带：充满电子的较低能量能带。 导带：未充满电子的较高能量能带，可以起导电作用。 价带：价电子所处能带。 禁带（带隙）：能带之间的间隙，电子不能停留。 费米能级：电子存在几率为1/2的能级；或理解为，0K时电子所占据的最高能级。26 1、本征半