第十九章 量子物理19 – 12 半导体
一 固体的能带
e?
e?
+
s1
s2
p2
完 全 分 离 的 两 个 氢 原 子 能 级
e?
e?
+
s1
s2
p2
A B
第十九章 量子物理19 – 12 半导体
O
E
r
两个氢原子靠
得很近时的能级分裂
s1
s2
p2
O
E
r
s1
s2
六个氢原子靠
得很近时的能级分裂
O
E
r
固态晶
体的能带 s2
第十九章 量子物理19 – 12 半导体
每个能级有 个量子态)12(2 ?l
每个能级容纳 个电子
)12(2 ?l
每个能带容纳 个电子
Nl )12(2 ?
金属钠的各
能带上电子的分布
s1
s2
p2
s3
p3
N2
N2
N6
N
实验表明,
一个能带中最高能级与最
低能级之间的间隔一般不超过
eV10 2 的数量级, 由于原子数
N 319 mm10 ?的数量级为,所以
一个能带中相邻能级间间隔约
为, eV10e V / 1010 17192 ??
第十九章 量子物理19 – 12 半导体
晶 体 的 能 带
E
gE
禁
带 gE
禁
带
导
带
价带
（非满带）
空带
价带
（满带）
导
带
第十九章 量子物理19 – 12 半导体
导体 半导体 绝缘体
电阻率
m)(Ω?
温度系数
禁带
价带
84 10~10 ?
负
较小
满带
48 10~10 ??
正
非满带
208 10~10
负
较大
满带
第十九章 量子物理19 – 12 半导体
锗晶体中的正常键
eG eG eG eG eG
eG eG eG eG
二 本征半导体和杂质半导体
1 本征半导体：纯净的无杂质的半导体
gE
导带
禁带
满带
e?
e?
空穴
电子
电子被激发，晶体中出现空穴
e?
e?
eG eG eG eG eG
eG eG eG eG
第十九章 量子物理19 – 12 半导体
2 杂质半导体
电子型（简称 n 型）半导体
价
带
导
带
施主能级
施 主 能 级
iS
?sA
?e
五价原子砷掺入四价硅中，多
余的价电子环绕 离子运动
?sA
iS iS iS
iS iS iS iS
iS iS i
S iS
iS iS iS iS
iS iS i
S
iS
iS iS iS iS
第十九章 量子物理19 – 12 半导体
空穴型（简称 p 型）半导体
eG eG eG eG
eG ?B eG
eG eG eG eG
空穴
三价原子硼掺入四价锗晶
体中，空穴环绕 离子运动?B
价
带
导
带
受主能级
受 主 能 级
第十九章 量子物理19 – 12 半导体
三 pn 结
p n
U
I
? ?
p n
U
I
??
U
I
pn 结 的 伏 安 特 性 曲 线
第十九章 量子物理19 – 12 半导体
e?
e?
e?
e?
p n p 偶电层 n- -
- -- -- -
- -
+ ++ +
+ ++ +
+ +
0x
空穴 电子
0U
x
0x
动平衡时 p 型与 n 型接触区域的电势变化
第十九章 量子物理19 – 12 半导体
四 光生伏特效应
P
ne?
e?
e?
e?
光
?
?
?? ?? eeγ
这种由光的照射，使 pn 结产生电动势的现象，
叫做光生伏特效应,