导体能带理论

1、PPT30.导体能带理论要点：纯半导体导电能力不强，掺杂或缺陷使之称为p或n型半导体，导电能力增强；掺 杂禁带宽度小的使之满带激发到空待变得简单，导电能力变强。本证半导体：不含杂质且无晶格缺陷的半导体称为本征半导体。空穴：在极低温度下，半导体的价带是满带（见能带理论），受至热激发后，价带中的部 分电子会越过禁带进入能量较高的空带，空带中存在电子后成为导带，价带中缺少一个电 子后形成一个带正电的空位，（价电子挣脱共价键的束缚变成为自由电子而留下一个空位 置称空穴）称为空穴。电子电流：在外加电场的作用下，自由电子产生定向移动，形成电子电流。空穴电流：自由电子按一定的方向依次填补空穴（即空穴也产生定

2、向移动），形成空穴电流。空穴导电并不是实际运动，而是一种等效。电子导电时等电量的空穴会沿其反方向运动1。 它们在外电场作用下产生定向运动而形成宏观电流，分别称为电子导电和空穴导电。本征半导体的电流：（混合型导电）电子电流+空穴电流。自由电子和空穴所带电荷极性不 同，它们运动方向相反。导体电的特点：导体导电只有一种载流子，即自由电子导电。纯半导体晶体的复合：导带中的自由电子在运动的过程中如果与空穴相遇就会填补空穴， 电子-空穴对消失，称为复合。复合时释放出的能量变成电磁辐射（发光）或晶格的热振动 能量（发热）。在一定温度下，电子空穴对的产生和复合同时存在并达到动态平衡，此时 半导体具有一定的载流

3、子密度，从而具有一定的电阻率。温度升高时，将产生更多的电子-空 穴对，载流子密度增加，电阻率减小。无晶格缺陷的纯净半导体的电阻率较大，实际应用 不多。结论：本征半导体的导电性能与温度有关。半导体材料性能对温度的敏感性，可制作热敏 和光敏器件，又造成半导体器件温度稳定性差的原因。6.P型半导体：（P, positive,正电）在纯净的硅晶体中掺入三价元素（如硼），使之取代 晶格中硅原子的位置，就形成了 P型半导体。它是靠空穴导电，掺入的杂质越多，多子（空穴）的浓度就越高，导电性能也就越强。P型半导体中，空穴的浓度大于自由电子的浓度， 称为多数载流子，称为多数载流子，简称多子；自由电子为少数载流子

4、，简称少子。N型半导体：（N，negative，负电）在纯净的硅晶体中掺入五价元素（如遴），使之取 代晶格中硅原子的位置形成N型半导体。掺入的杂质越多，多子（自由电子）的浓度就越 高，导电性能也就越强。N型半导体中，多子为自由电子；少子为空穴。自由电子与空穴的多寡对电气特性有很大的影响，越多的自由电子与空穴可以使导电性增 加，同时也可以使输出电流增加，因此可以推测阳光越强时生成的自由电子与空穴越多， 则输出电流也越大。然而如果只是单纯的产生自由电子与空穴，将会因为摩擦及碰撞等因素 失去能量，最后自由电子会与空穴复合而无法利用。为更有效的利用由电子与空穴来产生电 流，因此必须加入电场使自由电子与

5、空穴分离进而产生电流。产生电场的方式很多如PN接 面、金属半导体接面等，其中最常用的方式为PN接面。PN结的形成：将P型半导体与N型半导体制作在同一块硅片上，在它们的交界面就形成 PN结。PN结的形成过程：在无外电场和其它激发作用下，参与扩散运动的多子数目等于参与 漂移运动的少子数目，从而达到动态平衡，形成PN结。复合半导体：两种或是两种以上的半导体通过研磨、溶解混合形成复合半导体材料，它 在保持半导体基本性的基础上，因存在大量两种材料接触的表面与界面，在光照、电场、磁 场等外界作用显示出诸多特殊性能，极大改善单半导体的性能，拓宽新材料的发现与半导体 材料的应用范围。?丁2.太阳能：普遍.环保、巨大、长久地球上的风能、水能、海洋温差能、波浪能和生物质能都是来源于太阳；即使是地球上的化 石燃料（如煤石油、天然气等）从根本上说也是远古以来贮存下来的太阳能，所以广义的 太阳能所包括的范围非常大,狭义的太阳能则限于太阳辐射能的光热、光电和光化学的直接 转换。太阳辐蛔地球大气层的能仅为其总辐射能量的22亿分之一，但已高达 173,000TW，也就是说太阳每秒钟照射到地球上的能量就相当于500万吨煤，每秒照射 到地球的能则为499,400,00,000 焦,thousandkilo.千.k(-定是小写）.3mill