§ 19-3 半导体的导电机构
1.电子和空穴
本征半导体是指纯净的半导体。
本征半导体的导电性能在导体与绝缘体之间。
电子导电,导带中的电子在外磁场中的定向运动。
空穴导电,满带中存在空穴的情况下, 电子在满
带内的迁移, 相当于空穴沿相反方向运动 。 空穴
相当于带正电的粒子 。
满带上的一个电子跃迁到导带后,满带中出
现一个空位, 称为 空穴 。
电子和空穴
GaAs的扫描隧道显微镜图象
空带
满带
满带上带正电的
空穴向下跃迁也能
形成电流,这称为空
穴导电。
?Eg
在外电场作用下,
空穴下面能级上的电
子可以跃迁到空穴上
来,这相当于空穴向
下跃迁。
电子和空穴
2.杂质的影响
(1) n型半导体
四价的本征半导体 Si,Ge等，掺入少量
五价的 杂质 元素（如 P,As等）形成电子型半
导体,称 n 型半导体。
量子力学表明，这种掺杂后多余的电子的能
级在禁带中紧靠空带处,?ED～ 10-2eV，极易形
成电子导电。
该能级称为 施主能级。
n 型半导体
在 n型半导体中
空 带
满 带
施主能级
?ED
?Eg
Si Si Si Si
Si
Si
Si
P
空穴 …… 少数载流子
电子 …… 多数载流子
杂质的影响
(2) p型半导体
四价的本征半导体 Si、Ｇ e等，掺入少量三
价的 杂质 元素 (如Ｂ,Ga、Ｉ n等 )形成空穴型半
导体，称 p 型半导体。
量子力学表明，这种掺杂后多余的空穴的能级
在禁带中紧靠满带处,?ED～ 10-2eV,极易产生空穴
导电。
该能级称 受主能级。
杂质的影响
空 带
?Ea满 带
受主能级
P型半导体
?Eg
在 p型半导体中
电子 …… 少数载流子
空穴 …… 多数载流子
Si Si Si Si
Si
Si
Si
B
+
杂质的影响
3.电阻率和温度的关系
R
T
电阻与温度的关系
导体的电阻率随
温度的升高而 增大 。
金属
半导体的电阻率
随温度的升高而急剧
地 下降 。由于半导体
中的电子吸收能量后，
受激跃迁到导带的数
目增多。
利用半导体的这种
性质可以制成 热敏电阻 。
半导体
4.半导体的光电导现象
半导体在光照射下，电子吸收能量后，向
导带跃迁。导电能力会增大，这种现象又称为
内光电效应 。
利用半导体的光电导现象可以制成 光敏电阻 。
5,p-n结
使 p型半导体和 n型半导体相接触，或在本征
半导体两端各掺入施主杂质和受主杂质，它们交
界处的结构称为 p-n结 。
P区空穴多电子少,n区电子多空穴少，因此
p区中的空穴将向 n区扩散,n区的电子将向 p区扩
散，在交界处形成正负电荷的积累层，在 p区的一
侧带负电，在 n区的一侧带正电，这一电偶层形成
的电场将遏止电子和空穴的继续扩散，最后达到
动态平衡。
在 p-n结处形成一定的电势差 。0U
p-n 结
p n
???p n
0U
P-n结
???
0eU
P-n结的能带情况
正向连接
p n? ?
)( 0 UUe ?
当 p-n结正
向连接时，外电
场方向与 p-n结
中的电场方向相
反，结中电场减
弱，势垒降低，
扩散增强，形成
正向电流。
p-n 结
当 p-n结反向连接
时，外电场方向与 p-n
结中的电场方向相同，
结中电场增强，势垒
升高，少数载流子在
电场作用下移动形成
反向电流。
n? p ?
反向连接
)( 0 UUe ?
p-n 结
P-n结的伏安特性
U
I
P-n结具有单向导电性，在电路中可以起
到整流作用。
p-n 结
P-n结的伏安特性
U
I
P-n结具有单向导电性，在电路中可以起
到整流作用。
p-n 结