半导体的能带结构求助

半导体的能带结构求助,第1张

半导体能带理论

分析半导体能带理论,必须从能级,能带,禁带,价带,导带开始。因此分析如下:

能级(Enegy Level):在孤立原子中,原子核外的电子按照一定的壳层排列,每一壳层容纳一定数量的电子。每个壳层上的电子具有分立的能量值,也就是电子按能级分布。为简明起见,在表示能量高低的图上,用一条条高低不同的水平线表示电子的能级,此图称为电子能级图。能带(Enegy Band):晶体中大量的原子集合在一起,而且原子之间距离很近,以硅为例,每立方厘米的体积内有5×1022个原子,原子之间的最短距离为0.235nm。致使离原子核较远的壳层发生交叠,壳层交叠使电子不再局限于某个原子上,有可能转移到相邻原子的相似壳层上去,也可能从相邻原子运动到更远的原子壳层上去,这种现象称为电子的共有化。从而使本来处于同一能量状态的电子产生微小的能量差异,与此相对应的能级扩展为能带。 禁带(Forbidden Band):允许被电子占据的能带称为允许带,允许带之间的范围是不允许电子占据的,此范围称为禁带。原子壳层中的内层允许带总是被电子先占满,然后再占据能量更高的外面一层的允许带。被电子占满的允许带称为满带,每一个能级上都没有电子的能带称为空带。 价带(Valence Band):原子中最外层的电子称为价电子,与价电带。 导带(Conduction Band):价带以上能量最低的允许带称为导带。 导带的底能级表示为Ec,价带的顶能级表示为Ev,Ec与Ev之间的能量间隔称为禁带Eg。 半导体的导电作用是通过带电粒子的运动(形成电流)来实现的,这种电流的载体称为载流子。半导体中的载流子是带负电的电子和带正电的空穴。对于不同的材料,禁带宽度不同,导带中电子的数目也不同,从而有不同的导电性。例如,绝缘材料SiO2的Eg约为5.2eV,导带中电子极少,所以导电性不好,电阻率大于1012Ω·cm。半导体Si的Eg约为1.1eV,导带中有一定数目的电子,从而有一定的导电性,电阻率为10-3—1012Ω·cm。金属的导带与价带有一定程度的重合,Eg=0,价电子可以在金属中自由运动,所以导电性好,电阻率为10-6—10-3Ω·cm。

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。

又是你啊.

应该是价带吧,由于原子在紧密结合的时候,分裂的能级由于轨道重叠,形成能带.而价电子是半导体原子与周围原子形成公价键时出现的.一般说,半导体导带是空的,不象金属是半满的.费米能级在禁带中,导带中电子出现的概率极低.

应该这样吧.

你是学电子的吗?


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