半 导 体物理学应用介绍物理学第五版
1
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
BA
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2
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
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3
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
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4
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 的数量级,由于原子数 的数量级为,所以一个能带中相邻能级间间隔约为
eV10 2
N 319 mm10?
eV 10e V / 1 010 17192
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5
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）
导带半 导 体物理学应用介绍物理学第五版
6
导 体 半 导 体 绝 缘 体电 阻 率
m)(Ω?
温度系数禁 带价 带
48 10~10
正非满带
84 10~10?
负较 小满 带
208 10~10
负较 大满 带导体、半导体和绝缘体的比较半 导 体物理学应用介绍物理学第五版
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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 锗晶体中的正常键
eG eG eG eG eG
eG eG eG eG
电子被激发，晶体中出现空穴
e?
e?
eG eG eG eG eG
eG eG eG eG
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8
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 iS iS
iS iS iS iS
iS iS iS iS
iS iS iS iS
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9
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 级半 导 体物理学应用介绍物理学第五版
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三 pn 结
p n
U
I

p n
U
I

U
I
pn 结 的 伏 安 特 性 曲 线半 导 体物理学应用介绍物理学第五版
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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半 导 体物理学应用介绍物理学第五版
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四 光生伏特效应
P
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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,