固体物理与半导体物理学有什么区别和联系

固体物理与半导体物理学有什么区别和联系,第1张

固体物理主要介绍凝聚态物理的基本原理及其应用,又称材料物理(固体物理与材料科学合并)。

半导体物理主要介绍半导体基础(晶体结构、能带结构)主体(载流子)及应用(pn结,MIS结构,金属半导体接触)。

两者联系与区别:

固体物理是基础,半导体物理很多理论都利用了固体物理的原理。半导体物理可以看出固体物理的一个分支。

简单的说金属可以当作导体;而半导体,指常温下导电性能介于导体(conductor)与绝缘体之间的材料。半导体在收音机、电视机以及测温上有着广泛的应用。二极管是半导体。绝缘体是不可以导电的。

金属中,由于组成金属的原子中的价电子占据的能级是部分占满的,所以金属是良好的导体。

绝缘体和半导体类似,下面都是已被电子占满的满带,中间是禁带,上面是空带。所以在热力学零度时,在外电场的作用下并不导电。

当外界条件变化时,就有少量电子被激发到空带上去,在外场作用下就会参与导电。而绝缘体只是禁带宽度太大,激发电子需要很大的能量,在通常温度下,激发上去的电子很小,导电性差。

原理:

在固体金属内部构成其晶格结点上的粒子,是金属原子或正离子,由于金属原子的价电子的电离能较低,受外界环境的影响(包括热效应等),价电子可脱离原子,且不固定在某一离子附近,而可在晶格中自由运动,常称它们为自由电子。正是这些自由电子将金属原子及离子联系在一起,形成了金属整体。这种作用力称为金属键。

以上内容参考:百度百科-能带理论

泡利不相容原理:两个费米子不可能占据完全相同的量子态(能量,轨道,磁矩,自旋等一切量子力学里可描述的物理量均完全相同)

半导体物理内,电子和孔穴均属于费米子,所以都满足这个原理。


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