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半导体物理的基本知识
半导体物理的基本知识在自然界中,根据物质导电能力的差别,可将它们划分为导体、绝缘体和半导体。如:金属如:橡胶、陶瓷、塑料和石英等等返回半导体:常见的半导体材料有:锗、硅、砷化镓和一些硫化物、氧化物等。其中最典型的半导体是硅Si和锗Ge,它们都是4价元素。这种物质的导电特性处于导体和绝缘体之间。一.半导体的共价键结构硅和锗最外层轨道上的四个电子称为价电子。硅原子和锗原子的结构GeSi+4半导体的导电性能是由其原子结构决定的。为方便起见,常表示如下:半导体的共价键结构图+4+4+4+4共价键共用电子对共价键正离子核二.本征半导体定义:纯净的、不含其他杂质的半导体。在绝对温度T=0K时,所有的价电子都被共价键紧紧束缚其中,不能成为自由电子,因此本征半导体的导电能力很弱,接近绝缘体。+4+4+4+4T=0K时本征半导体结构图:温度升高后,本征半导体结构图+4+4+4+4动画演示自由电子空穴温度升高后,本征半导体结构图+4+4+4+4动画演示这一现象称为本征激发,也称热激发。所谓本征激发,就是由于随机热振动致使共价键被打破而产生电子—空穴对的过程。电子空穴对温度升高后,本征半导体结构图+4+4+4+4电子空穴对复合:与本征激发现象相反,即自由电子遇到空穴并填补空穴,从而使两者同时消失的现象。在一定温度下,本征激发与复合这二者产生的电子-空穴对数目相等,达到一种动态平衡。温度升高后,本征半导体结构图+4+4+4+4电子空穴对注意:在本征半导体中,自由电子和空穴总是成对出现,故在任何时候,本征半导体中的自由电子和空穴数总是相等的。E+-自由电子——带负电荷,形成电子流两种载流子空穴——视为带正电荷,形成空穴流本征半导体的导电机制+4+4+4+4自由电子空穴电子流空穴流本征半导体中产生电流的根本原因:共价键中空穴的出现。空穴越多,载流子数目就越多,形成的电流就越大。自由电子——带负电荷,形成电子流E+-两种载流子空穴——视为带正电荷,形成空穴流本征半导体的导电机制+4+4+4+4自由电子空穴电
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