半导体的价带和导带怎么得到

半导体的价带和导带怎么得到,第1张

对于未掺杂的本征半导体,导带中的电子是由它下面的一个能带(即价带)中的电子(价电子)跃迁上来而形成的,这种产生电子(同时也产生空穴——半导体的另外一种载流子)的过程

,称为本征激发。在本征激发过程中,电子和空穴是成对产生的,则总是有“电子浓度=空穴浓度”。这实际上就是本征半导体的特征,因此可以说,凡是两种载流子浓度相等的半导体,就是本征半导体。这就意味着,不仅未掺杂的半导体是本征半导体,就是掺杂的半导体,在一定条件下(例如高温下)也可以转变为本征半导体。

价带的能量低于导带,它也是由许多准连续的能级组成的。但是价带中的许多电子(价电子)并不能导电,而少量的价电子空位——空穴才能导电,故称空穴是载流子。空穴的最低能量——势能,也就是价带顶,通常空穴就处于价带顶附近。

价带顶与导带底之间的能量差,就是所谓半导体的禁带宽度。这就是产生本征激发所需要的最小平均能量。这是半导体最重要的一个特征参量。

晶体的基本特征是微粒按一定的规律呈周期性的排列。在晶体内部原子间存在着较强的相互作用,这导致了原子能级的变化。这种变化主要表现为形成了许多相近能级组成的共同能级,它们在能量坐标上占有一定的宽度,这种我们称为能带。

能带可以分成价带和导带。 价带是指基态下晶体未被激发的电子所具有的能量水平,或者说在正常状态下电子占据价带。 导带对应于激发态下晶体中被激发电子所具有的能量水平。被激发的电子占据导带,可以在晶体内自由流动成为自由电子。 在价带和导带之间还存在一个禁带。

导带与价带

价带的能量低于导带,它也是由许多准连续的能级组成的。但是价带中的许多电子(价电子)并不能导电,而少量的价电子空位——空穴才能导电,故称空穴是载流子。空穴的最低能量——势能,也就是价带顶,通常空穴就处于价带顶附近。

价带顶与导带底之间的能量差,就是所谓半导体的禁带宽度。这就是产生本征激发所需要的最小平均能量。这是半导体最重要的一个特征参量。

对于掺杂半导体,电子和空穴大多数是由杂质来提供的。能够提供电子的杂质称为施主;能够提供空穴的杂质称为受主。施主的能级处在靠近导带底的禁带中;受主的能级处在靠近价带顶的禁带中。

导带:由自由电子形成的能量空间。

在绝对零度温度下,半导体的价带(valence band)是满带(见能带理论),受到光电注入或热激发后,价带中的部分电子会越过禁带(forbidden band/band gap)进入能量较高的空带,空带中存在电子后成为导带

价带:半导体或绝缘体中,在0K时能被电子占满的最高能带。对半导体而言,此能带中的能级基本上是连续的。全充满的能带中的电子不能在固体中自由运动。但若该电子受到光照,它可吸收足够能量而跳入下一个容许的最高能区,从而使价带变成部分充填,此时价带中留下的电子可在固体中自由运动。价带中电子的自由运动对于与晶体管有关的现象是很重要的。

被价电子占据的允带(低温下通常被价电子占满)。

一般能量源是光照


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