《固体的能带》PPT课件

1、物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）第十六章第十六章 量子物理量子物理* * 16 16 10 10 半导体半导体一一 固体的能带固体的能带s 1s2p2完完 全全 分分 离离 的的 两两 个个 氢氢 原原 子子 能能 级级s 1s2p2ee+Aee+B物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）第十六章第十六章 量子物理量子物理* * 16 16 10 10 半导体半导体a 两个原子很两个原子很近时的能级分裂近时的能级分裂b 五个原子五个原子很近时的能级分很近时的能级分裂裂 c 固态固态晶体的能带晶体的能带rrr1s1s1s2s2s2s重重 叠叠 能能 级级 分分 裂裂 形形 成成 能能 带

2、带 在理想的固态晶体中，由于原子间的相互作用，使在理想的固态晶体中，由于原子间的相互作用，使原子原有的能级分裂成原子原有的能级分裂成 N 个间距极近的子能级个间距极近的子能级, 子能级子能级几乎连成一片构成能带几乎连成一片构成能带.物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）第十六章第十六章 量子物理量子物理* * 16 16 10 10 半导体半导体 每个子能级有每个子能级有 个量子态个量子态.) 12(2l 根据泡利原理每个子能级包容根据泡利原理每个子能级包容 个电子个电子.) 12(2l 每个能带包容每个能带包容 个电子个电子Nl) 12(2 导带导带: 空带和未被电子填满的价带空带和未被电

3、子填满的价带. 价带价带: 价电子的能级分裂所构成的能带价电子的能级分裂所构成的能带. 实验阐明实验阐明: 一个能带中最高能级与最低能级之间一个能带中最高能级与最低能级之间的间隔普通不超越的间隔普通不超越 的数量级的数量级 . 由于原子数由于原子数 N的数量级为的数量级为 . 所以一个能带中相邻能级间所以一个能带中相邻能级间间隔约为间隔约为 .eV102319mm10eV10eV/101017192 满带和空带满带和空带: 能带中能级全被电子填满为满带能带中能级全被电子填满为满带; 无电无电子填充的能带为空带子填充的能带为空带.物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）第十六章第十六章 量子物理

4、量子物理* * 16 16 10 10 半导体半导体晶晶 体体 的的 能能 带带EgE禁禁带带gE禁禁带带导导带带 价带价带 非满带非满带空带空带 价带价带 满带满带导导带带 禁带禁带: 能带之间不存在能级的区间能带之间不存在能级的区间.物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）第十六章第十六章 量子物理量子物理* * 16 16 10 10 半导体半导体导体导体 半导体半导体 绝缘体绝缘体电阻率电阻率m)(温度系数温度系数禁带禁带价带价带841010负负较小较小满带满带481010正正非满带非满带2081010负负较大较大满带满带物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）第十六章第十六章 量子物

5、理量子物理* * 16 16 10 10 半导体半导体二二 本征半导体和杂质半导体本征半导体和杂质半导体1 1 本征半导体：纯真的无杂质的半导体本征半导体：纯真的无杂质的半导体gE导带导带禁带禁带满带满带ee空穴空穴电子电子锗晶体中的正常键锗晶体中的正常键电子被激发，晶体中出现空穴电子被激发，晶体中出现空穴GeGeGeGeGeGeGeGeGeGeGeGeGeGeGeGeGeGeee物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）第十六章第十六章 量子物理量子物理* * 16 16 10 10 半导体半导体2 杂质半导体杂质半导体 电子型简称电子型简称 n 型半导体型半导体价价带带导导带带施主能级施主能

6、级施主能级施主能级SisAe五价原子砷掺入四价硅中，多五价原子砷掺入四价硅中，多余的价电子环绕离子运动余的价电子环绕离子运动sASiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSi物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）第十六章第十六章 量子物理量子物理* * 16 16 10 10 半导体半导体 空穴型简称空穴型简称 p 型半导体型半导体价价带带导导带带受主能级受主能级受主能级受主能级空穴空穴BBGeGeGeGeGeGeGeGeGeGe 三价原子硼掺入四价锗晶三价原子硼掺入四价锗晶 体中，空穴环绕体中，空穴环绕 离子运动离子运动物理学教程物理学教程（第

7、二版）（第二版）第十六章第十六章 量子物理量子物理* * 16 16 10 10 半导体半导体p nUIp nUIpn 结的伏安特性曲线结的伏安特性曲线反向电压反向电压正向电压正向电压三三 pn 结结物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）第十六章第十六章 量子物理量子物理* * 16 16 10 10 半导体半导体eeeep np 偶电层偶电层 n- - - - - -+ + + + + +0 x空穴空穴电子电子0Ux0 x动平衡时动平衡时 p 型与型与 n 型接触区域的电势变化型接触区域的电势变化物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）第十六章第十六章 量子物理量子物理* * 16 16 10 10 半导体半导体四四 光生伏特效应光生伏特效应Pneeee光光ee 这种由光的照射，使这种由光的照射，使 pn 结产生电动势的景象，结产生电动势的景象，叫做光生伏特效应叫做光生伏特效应 .物理学教程