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文档简介

第八章半导体物理基础

第一讲董亮伟

8.1本征半导体和杂质半导体

8.2半导体中的载流子浓度

8.3载流子的漂移运动

8.4非平衡载流子及其运动

8.5PN结主要内容8.1本征半导体和杂质半导体金属半导体绝缘体电子器材的组成部分谁在从事半导体行业？半导体在光电行业的应用光敏电阻发光二极管半导体激光器光电二极管硅光电池线阵CCD面阵CCD8.1.1本征半导体半导体的能带

——

一般温度下，由于热激发价带顶部有少量的空穴，导带底部有少量的电子——

电子和空穴是半导体中的载流子，决定了半导体的导电能力——

本征半导体中电子浓度等于空穴浓度本征半导体的能带图ECEvEg典型的半导体材料硅、锗（IV族），晶体结构与金刚石相似每个原子的最近邻有四个原子，组成正四面体。硅、锗最外层都具有四个价电子，恰好与最近邻原子形成四个共价键。8.1.2杂质半导体含有杂质原子的半导体。施主杂质受主杂质向导带提供电子接受电子，向价带提供空穴磷、砷、锑（V）硼、铝、镓、铟（III）n型p型掺施主杂质的n型半导体（1）设想一个四价的Ge原子被五价的As取代杂质能级施主能级掺施主杂质的n型半导体（2）共价键束缚很强;“多余”电子束缚微弱由于掺杂引起施主能级ED，能量状态处在禁带中，接近导带施主电离能：EI=EC–ED，<0.05eV，室温即可电离。施主能级为电子，则对应中性的施主原子施主能级为空，则相应施主电离成正离子掺施主杂质的n型半导体（3）由于施主电离，半导体中电子浓度增加，以电子导电为主，故称n型半导体。电子为多数载流子（多子），空穴为少子。掺受主杂质的p型半导体（1）设想一个四价的Ge原子被三价B取代掺受主杂质的p型半导体（2）尚缺一个电子；附近电子会填补空缺，而在价带缺少电子而出现空穴。由于掺杂引起受主能级EA，能量状态处在禁带中，接近价带。受主电离能：EI=EA–EV，室温即电离受主能级为电子占据是对应受主原子电离成负离子；空的受主能级对应中性受主。掺受主杂质的p型半导体（3）由于受主电离，半导体中空穴浓度增加，以空穴导电为主，故称p型半导体。空穴为多数载流子（多子），电子为少子。施主和受主的异同为半导体提供载流子，有效改变材料的电导率，破坏晶体内部的均匀性，对载流子运动有散射作用，施主或受主电离后形成的电荷不能自由运动。施主提供电子，可使材料自由电子浓度增加，施主电离后成为正电荷；受主接受电子，可使材料空穴浓度增加，受主电离后成为负电荷。8.1.3杂质补偿实际的半导体中既有施主杂质（浓度ND），又有受主杂质（浓度NA），两种杂质有补偿作用：常温下，半导体的导电性质取决于掺杂水平；高温下，本征载流子会迅速增加，使得n≈p，呈现

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