第13章固體中電子(12)

1、2. 主量子數(shù)主量子數(shù) n = 4 的量子態(tài)中，角量子數(shù)的量子態(tài)中，角量子數(shù) l 的可能取值為的可能取值為 ；磁量子數(shù)；磁量子數(shù) ml 的可能取值為的可能取值為 。 2，30，1，2，31. 根據(jù)量子力學(xué)理論，原子內(nèi)電子的量子態(tài)由根據(jù)量子力學(xué)理論，原子內(nèi)電子的量子態(tài)由 ( (n，l，ml，ms) ) 四個量子數(shù)表征。那么，處于基態(tài)的氦原子內(nèi)兩個電子的量子四個量子數(shù)表征。那么，處于基態(tài)的氦原子內(nèi)兩個電子的量子 態(tài)可由態(tài)可由 和和 兩組量子態(tài)表征。兩組量子態(tài)表征。 21 0 0 1 21 0 0 1 ，4. 電子的自旋磁量子數(shù)電子的自旋磁量子數(shù) ms 只能取只能取 和和 兩個值。兩個值。+1/ /

2、2- -1/ /25. 在主量子數(shù)在主量子數(shù) n = 2，自旋磁量子數(shù)，自旋磁量子數(shù) ms = 1/ /2 的量子態(tài)中，能的量子態(tài)中，能夠夠 填充的最大電子數(shù)是填充的最大電子數(shù)是 。43. 根據(jù)量子力學(xué)理論，氫原子中電子的角動量根據(jù)量子力學(xué)理論，氫原子中電子的角動量 的大小的大小 L 由角由角量子數(shù)量子數(shù) l 決定，為決定，為 ，電子角動量在外磁場的，電子角動量在外磁場的分量值分量值 Lz 軌道磁量子數(shù)軌道磁量子數(shù) ml 決定，為決定，為 ，當(dāng)主量當(dāng)主量子數(shù)子數(shù) n = 3 時，電子角動量大小的可能取為時，電子角動量大小的可能取為 ，電子角動量在外磁場的分量值電子角動量在外磁場的分量值 可能為

3、可能為 。 )1( llL6 2 0，L2 0 ，lzmL 練習(xí)答案練習(xí)答案0，1，B若氫原子中的電子處于主量子數(shù)若氫原子中的電子處于主量子數(shù) n = 3 的能級，則電子軌的能級，則電子軌道角動量道角動量 L 和軌道角動量在外磁場方向的分量和軌道角動量在外磁場方向的分量 Lz 可能可能取的值分別為取的值分別為( (A) ) L = ，2 ，3 ；Lz = 0， ， 2 ， 3 。 ( (B) ) L = 0， ， ；Lz = 0， ， 2 。 ( (C) ) L = 0， ，2 ；Lz = 0， ， 2 。 ( (D) ) L = ， ， ；Lz = 0， ， 2 ， 3 。 262612B在

4、氫原子的在氫原子的 L 殼層中，電子可能具有的量子數(shù)殼層中，電子可能具有的量子數(shù)( (n，l，ml，ms) )是是 ( (A)()(1，0，0，- -1/ /2) )。( (B)()(2，1，- -1，1/ /2) )。( (C)()(2，0，1，- -1/ /2) )。( (D)()(3，1，- -1，- -1/ /2) )。C在原子的在原子的 L 殼層中，電子可能具有的四個量子數(shù)殼層中，電子可能具有的四個量子數(shù)( (n，l，ml，ms) )是是 ( (1) ) ( (2，0，1，1/ /2) )。 ( (2) ) ( (2，1，0，- -1/ /2) )。 ( (3) ) ( (2，1，1

5、，1/ /2) )。 ( (4) ) ( (2，1，- -1，- -1/ /2) )。 以上四種取值中，哪些是正確的？以上四種取值中，哪些是正確的？ ( (A) ) 只有只有 ( (1) )、( (2) ) 是正確的。是正確的。 ( (B) ) 只有只有 ( (2) )、( (3) ) 是正確的。是正確的。 ( (C) ) 只有只有 ( (2) )、( (3) )、( (4) ) 是正確的。是正確的。 ( (D) ) 全部是正確的。全部是正確的。 C氫原子中處于氫原子中處于 2p 狀態(tài)的電子，描述其四個量子數(shù)狀態(tài)的電子，描述其四個量子數(shù)( (n，l，ml，ms) )可能取的值為可能取的值為(

6、(A)()(3，2，1，- -1/ /2) )。 ( (B)()(2，0，0，1/ /2) )。( (C)()(2，1，- -1，- -1/ /2) )。 ( (D)()(1，0，0，1/ /2) )。B下列各組量子數(shù)中，那一組可以描述原子中電子下列各組量子數(shù)中，那一組可以描述原子中電子的狀態(tài)？的狀態(tài)？( (A) ) n = 2，l = 2，ml = 0，ms = 1/ /2。( (B) ) n = 3，l = 1，ml = - -1，ms = - -1/ /2。( (C) ) n = 1，l = 2，ml = 1，ms = - -1/ /2。 ( (D) ) n = 1，l = 0，ml =

7、 1，ms = - -1/ /2。 D直接證實了電子自旋存在的最早的實驗之一是直接證實了電子自旋存在的最早的實驗之一是( (A) ) 康普頓實驗。康普頓實驗。 ( (B) ) 盧瑟福實驗。盧瑟福實驗。( (C) ) 戴維遜戴維遜 - - 革末實驗。革末實驗。 ( (D) ) 斯特恩斯特恩 - - 蓋拉赫實驗。蓋拉赫實驗。 B氫原子的電子躍遷到氫原子的電子躍遷到 L 殼層殼層( (主量子數(shù)主量子數(shù) n = 2) ) p 次次殼層的某量子態(tài)上，該量子態(tài)的四個量子數(shù)可殼層的某量子態(tài)上，該量子態(tài)的四個量子數(shù)可能為能為( (A) ) n = 2，l = 1，ml = 2，ms = 1/ /2。 ( (B

8、) ) n = 2，l = 1，ml = 0，ms = - -1/ /2。 ( (C) ) n = 2，l = 0，ml = 1，ms = 1/ /2。 ( (D) ) n = 2，l = 0，ml = 0，ms = - -1/ /2。 C氬氬( (Z = 18) )原子基態(tài)的電子組態(tài)是：原子基態(tài)的電子組態(tài)是： ( (A) ) 1s2 2s8 3p8。 ( (B) ) 1s2 2s22p6 3d8。( (C) ) 1s2 2s22p6 3s23p6。 ( (D) ) 1s2 2s22p6 3p43d2。 l = 0， j = s = 1/ /2 l 0，j = l s = l 1/ /2三、電

9、子的總的角動量三、電子的總的角動量J這一角動量的合成叫這一角動量的合成叫自旋軌道耦合自旋軌道耦合SLJ j 的取值取決于的取值取決于 l 和和 s： 1 jjJ由量子力學(xué)可知：由量子力學(xué)可知：J 也是量子化的。相應(yīng)的總角也是量子化的。相應(yīng)的總角動量量子數(shù)用動量量子數(shù)用 j 表示，則總角動量的值表示，則總角動量的值例：例：l =1，j =1/ /2 或或 3/ /24/32109.44335.3LSJ例例: j = 1- -1/ /2 = 1/ /2 角動量合角動量合成的玻爾經(jīng)典矢量模型圖成的玻爾經(jīng)典矢量模型圖自旋軌道耦合使電子在自旋軌道耦合使電子在 l 0 時，其能量的單一的時，其能量的單一的

10、值值 En，l 分裂為兩個值，產(chǎn)生光譜的分裂為兩個值，產(chǎn)生光譜的精細(xì)結(jié)構(gòu)精細(xì)結(jié)構(gòu)。電子的自旋磁距與自旋角動量電子的自旋磁距與自旋角動量 S 有關(guān)系：有關(guān)系：Smese 四、玻爾磁子四、玻爾磁子Bee2 memmessz它在它在 z 方向的投影也只能取兩個值，方向的投影也只能取兩個值，此式所表示的磁矩值此式所表示的磁矩值 叫做叫做玻爾磁子。玻爾磁子。B BESB BBBEszssB 在磁場中能量在磁場中能量對一個孤立原子來說：對一個孤立原子來說：BEEEElnslnslnB ， En，l 一個能級就分裂成了兩個能級一個能級就分裂成了兩個能級( (l = 0 除外除外) )，自旋向上的能級較高，自

11、旋向下的能級較低。自旋向上的能級較高，自旋向下的能級較低。szmS 21 sm期末考試答疑安排期末考試答疑安排 時間：時間：1月月23日上午日上午9：00-12：00 下午下午1：00-4：00 地點：物理實驗中心地點：物理實驗中心1041. 泡利不相容原理泡利不相容原理或不能有兩個電子具有相同的或不能有兩個電子具有相同的 n，l，ml，ms 四個量子數(shù)。四個量子數(shù)。五、五、泡利不相容原理泡利不相容原理 ( (Pauli exclusion principle) )可計算原子內(nèi)具有相同的主量子數(shù)可計算原子內(nèi)具有相同的主量子數(shù) n 的最多電子數(shù)是的最多電子數(shù)是為此獲得了為此獲得了 1945 年諾

12、貝爾物理學(xué)獎。年諾貝爾物理學(xué)獎。 (W. Pauli，奧地利人，奧地利人 1900 - 1958)泡利泡利原子中不可能有兩個或兩個以上的電子處在同一量子狀態(tài)，原子中不可能有兩個或兩個以上的電子處在同一量子狀態(tài)， 21210 nlnlZ 2221212nnn )12(5312 n這個結(jié)果是因為：這個結(jié)果是因為： 1 . 2 1 0 nl，當(dāng)當(dāng) n 一定，一定，l 可取可取 n 個值，個值，當(dāng)當(dāng) l 一定，一定， ml 可取可取 2l + 1 個值，個值，lml . 2 1 0，21 sm當(dāng)當(dāng) n，l， ml 一定，一定，ms 可取可取 2個值，個值，現(xiàn)在知道，一切微觀粒子都有自旋，按自旋分類：現(xiàn)

13、在知道，一切微觀粒子都有自旋，按自旋分類：( (1) ) 費米子：費米子：自旋為半整數(shù)，如自旋為半整數(shù)，如 s = 1/ /2，3/ /2如電子，中子，質(zhì)子，中微子，如電子，中子，質(zhì)子，中微子， 服從泡利不相容原理。服從泡利不相容原理。 反西格瑪負(fù)超子反西格瑪負(fù)超子 （王淦昌等，（王淦昌等，1959年）年）( (2) ) 玻色子：玻色子：自旋為整數(shù)，自旋為整數(shù)， 如如 s = 0，1 不服從泡利不相容原理。不服從泡利不相容原理。 介子，介子，光子光子等。等。2. 能量最小原理能量最小原理原子處于正常狀態(tài)時，其中每個電子趨向占據(jù)最低能級。原子處于正常狀態(tài)時，其中每個電子趨向占據(jù)最低能級。這就是能

14、量最小原理。這就是能量最小原理。一、四個量子數(shù)一、四個量子數(shù)電子運動由四個量子數(shù)決定電子運動由四個量子數(shù)決定( (1) ) 主量子數(shù)主量子數(shù) n： n = 1，2，3，它大體上決定原子中電子的能量它大體上決定原子中電子的能量 eV 1 6 nmeEn n 越大，越大，En 值越大。值越大。( (2) ) 角量子數(shù)角量子數(shù) l：( (軌道量子數(shù)軌道量子數(shù)) ) 1 . 2 1 0 nl，它決定電子繞核運動的角動量的大小它決定電子繞核運動的角動量的大小，影響原子在外磁，影響原子在外磁場中的能量。場中的能量。當(dāng)主量子數(shù)當(dāng)主量子數(shù) n 相同，相同，L 可有可有 n 個不同角動

15、個不同角動量值量值，不同角量子數(shù)的電子其能量也稍有不同，不同角量子數(shù)的電子其能量也稍有不同。角動量。角動量的大小為：的大小為： 1 llL 12.8.4 四個量子數(shù)和原子的殼層結(jié)構(gòu)四個量子數(shù)和原子的殼層結(jié)構(gòu) ( (Electron configuration of atoms) ) ( (3) ) 軌道磁量子數(shù)軌道磁量子數(shù) ml：lzmL lml . 2 1 0，它決定電子繞核運動的角動量矢量它決定電子繞核運動的角動量矢量 在外磁場中的指向在外磁場中的指向，影響原子在外磁場中的能量。影響原子在外磁場中的能量。當(dāng)當(dāng) l 相同，可有相同，可有 2l + 1 個取個取向。向。角動量投影值為：角動量投

16、影值為：L( (4) ) 自旋磁量子數(shù)自旋磁量子數(shù) ms： 21 sm它決定電子自旋角動量矢量它決定電子自旋角動量矢量 在外磁場中的指向在外磁場中的指向，也影，也影響原子在外磁場中的能量響原子在外磁場中的能量。SszmS 只有二個值，即只有二個值，即 在外磁場中只有二個取向。在外磁場中只有二個取向。S二、殼層和支殼層二、殼層和支殼層綜上所述，基態(tài)原子的電子排布由兩個原理決定：綜上所述，基態(tài)原子的電子排布由兩個原理決定：( (1) ) 能量最低原理；能量最低原理；( (2) ) 泡利不相容原理。泡利不相容原理。1916年柯塞耳提出原子殼層結(jié)構(gòu)。年柯塞耳提出原子殼層結(jié)構(gòu)。殼層：殼層：原子中具有相同

17、主量子數(shù)原子中具有相同主量子數(shù) n 的電子屬于同一的電子屬于同一( (主主) )殼層。殼層。把把 n = l， 2， 3， 4， 5， 6， 的電子殼層，分別的電子殼層，分別稱為稱為 K，L，M， N，O，P， 等等( (主主) )殼層。殼層。支殼層：支殼層：把把 l = 0，1，2，3，4， 的支殼層，分別用的支殼層，分別用 s，p，d，f，g， 等表示。等表示。在每一在每一( (主主) )殼層中，具有相同角量子數(shù)殼層中，具有相同角量子數(shù) l 的電子屬于的電子屬于同一支殼層。同一支殼層。l 支殼層最多容納的電子數(shù)為支殼層最多容納的電子數(shù)為 2( (2l + 1) )原子中各殼層最多可容納的電

18、子數(shù)表原子中各殼層最多可容納的電子數(shù)表0 1 2 3 4 5 6s p d f g h iln22nZn 1，K 2，L 3，M 4，N 5，O 6，P 7，Q2226826101826101432261014185026101418227226101418222698 n = 3，l = 2 的電子，稱為的電子，稱為 3d 狀態(tài)的電子。狀態(tài)的電子。如：如：n = 1，l = 0 的電子，稱為的電子，稱為 1s 狀態(tài)的電子，狀態(tài)的電子，如：如：n = 2，l = 1 的電子，稱為的電子，稱為 2p 狀態(tài)的電子，狀態(tài)的電子，能級的高低主要取決于主量子數(shù)能級的高低主要取決于主量子數(shù) n。 n 越小

19、，能級越低。因此電子一般按照越小，能級越低。因此電子一般按照 n 由小到大的次由小到大的次序填入各能級。序填入各能級。但是，由于能級還和角量子數(shù)但是，由于能級還和角量子數(shù) l 有些關(guān)系，所以有些關(guān)系，所以在個別在個別情況下，情況下，n 較小的殼層尚未填滿時，較小的殼層尚未填滿時，n 較大的殼層上就較大的殼層上就開始有電子填入了。開始有電子填入了。判斷能級高低的經(jīng)驗公式：判斷能級高低的經(jīng)驗公式：l.n70 其值越小，能級越低。其值越小，能級越低。407 . 047 . 0 ln如如：4s ( (l = 0) )能級：能級：4 . 427 . 037 . 0 ln3d ( (l = 2) ) 能級

20、：能級：可解釋，電子先填入可解釋，電子先填入 4s，后填入，后填入 3d 的特例。的特例。次殼層的電子排布稱為次殼層的電子排布稱為電子組態(tài)電子組態(tài)，例如：氬例如：氬( (Ar，Z =18) ) 1s22s22p63s23p6。原子中電子排布實例表原子中電子排布實例表1212 122222 2222 322422 522 6122 622 62原子原子序數(shù)序數(shù)元素元素 K L M s s p s p132457689111012HLiHeBeBNCOFNaNeMg1s，2s，2p，3s，3p，4s，3d，4p，5s，4d，5p，6s，4f，5d，6p，7s，6d，5f，7p，6f，7d 原子中具

21、有特定原子中具有特定n，l值的電子的組合稱為電子組態(tài)。值的電子的組合稱為電子組態(tài)。原子原子Z電子組態(tài)電子組態(tài)原子原子Z電子組態(tài)電子組態(tài)氫氫11s鈉鈉111s22s22p63s氦氦21s2鎂鎂121s22s22p63s2鋰鋰31s22s鋁鋁131s22s22p63s23p鈹鈹41s22s2硅硅141s22s22p63s23p2硼硼51s22s22p磷磷151s22s22p63s23p3碳碳61s22s22p2硫硫161s22s22p63s23p4氮氮71s22s22p3氯氯171s22s22p63s23p5氧氧81s22s22p4氬氬181s22s22p63s23p6氟氟91s22s22p5鉀鉀

22、191s22s22p63s23p64s氖氖101s22s22p6鈣鈣201s22s22p63s23p64s22. 寫出磞寫出磞( (B，Z = 5) )和銅和銅( (Cu，Z = 29) )等原子在等原子在基態(tài)時的電子排布式?；鶓B(tài)時的電子排布式。解：解： 按按“常規(guī)常規(guī)”從內(nèi)到外排布為從內(nèi)到外排布為2p2s1s B22：4s3d3p3s2p2s1s Cu1062622：2 6 10 14 ( (n = 4) ) s p d f1. 根據(jù)量子力學(xué)理論，氫原子中電子的角動量為根據(jù)量子力學(xué)理論，氫原子中電子的角動量為 ，當(dāng)主量子數(shù)，當(dāng)主量子數(shù) n = 3 時，電子時，電子角動量的可能取值為角動量的可

23、能取值為 。電子角電子角動量在外場分量的可能取值為動量在外場分量的可能取值為 。 1 llL6 2 0，2 0 ，例例 (1) 用用 4 個量子數(shù)描述個量子數(shù)描述原子中電子的量子態(tài)，這原子中電子的量子態(tài)，這 4 個量子數(shù)各稱做什么，它們?nèi)≈捣秶鯓樱總€量子數(shù)各稱做什么，它們?nèi)≈捣秶鯓樱?(2) 4 個量子數(shù)取值的不同組合表示不同的量子態(tài)，個量子數(shù)取值的不同組合表示不同的量子態(tài)，當(dāng)當(dāng) n = 2 時，包括幾個量子態(tài)？時，包括幾個量子態(tài)？ (3) 寫出磷寫出磷 (P) 的電子排布，并求每個電子的軌道的電子排布，并求每個電子的軌道角動量。角動量。答：答：(1) 4 個量子數(shù)包括：個量子數(shù)包括： 主

24、量子數(shù)主量子數(shù) n， n = 1，2，3， 角量子數(shù)角量子數(shù) l， l = 0，1，2，n - - 1 軌道磁量子數(shù)軌道磁量子數(shù) ml， ml = 0， 1， l 自旋磁量子數(shù)自旋磁量子數(shù) ms， ms = 1/ /2(3) 按照能量最低原理和泡利不相容原理在每個量子態(tài)按照能量最低原理和泡利不相容原理在每個量子態(tài)內(nèi)填充內(nèi)填充 1 個電子，得個電子，得 P 的電子排布的電子排布 1s22s22p63s23p3，(2) n = 2l = 0(s)l = 1(p)ml = 0ml = - -1ml = 0ml = 1ms = 1/ /2ms = 1/ /2ms = 1/ /2ms = 1/ /22n

25、2 = 8個個量子態(tài)量子態(tài) 0 100 1 ll1s，2s，3s 電子軌道角動量為電子軌道角動量為2p，3p 電子軌道角動量為電子軌道角動量為 2 111 1 ll在在 z 方向的投影可以為方向的投影可以為， 0 lm第第13章章 固體中的電子固體中的電子 (Electrons in solid)13.1 金屬中的自由電子金屬中的自由電子 一、金屬的自由電子氣模型一、金屬的自由電子氣模型 固體一般指晶體，是物質(zhì)的一種凝聚態(tài)，固體一般指晶體，是物質(zhì)的一種凝聚態(tài)，它的電性質(zhì)、磁性質(zhì)、甚至力性質(zhì)都與其中的它的電性質(zhì)、磁性質(zhì)、甚至力性質(zhì)都與其中的電子有關(guān)。電子有關(guān)。 金屬中能夠自由流動的公共電子稱為金

26、屬中能夠自由流動的公共電子稱為自由自由電子電子。自由電子之間相互作用很弱，像氣體分。自由電子之間相互作用很弱，像氣體分子一樣，彌漫在金屬內(nèi)部，把自由電子整體稱子一樣，彌漫在金屬內(nèi)部，把自由電子整體稱為為自由電子氣自由電子氣。 孤立原子中的電子孤立原子中的電子 晶體晶體中的電子特別是外層電子中的電子特別是外層電子場的影響場的影響忽略周期性勢忽略周期性勢自由電子氣自由電子氣電子具有波粒二象性電子具有波粒二象性障礙物尺寸障礙物尺寸 波長波長 陰影陰影障礙物尺寸障礙物尺寸 離子間距離子間距 d電子幾乎不會受正離子周期性庫侖勢電子幾乎不會受正離子周期性庫侖勢場影響，只能感受到金屬邊界的束縛場影響，只能感

27、受到金屬邊界的束縛 把金屬中的公共電子近似看作處于三維無限深把金屬中的公共電子近似看作處于三維無限深方勢阱中的自由電子氣的簡化模型稱為方勢阱中的自由電子氣的簡化模型稱為自由電子氣自由電子氣模型模型。 EOaxE1n=14E1n=29E1n=3一維無限深方勢阱：一維無限深方勢阱： 1 個方向駐波個方向駐波an 2 三維自由電子氣：三維自由電子氣： 3 個方向駐波個方向駐波anananzzyyxx 222 ，二、自由電子氣的費米能量：二、自由電子氣的費米能量：)0(22222222azyxEzyxm ， 金屬中自由電子近似處于三維無限深方勢阱中，金屬中自由電子近似處于三維無限深方勢阱中，解定態(tài)薛定

28、鍔方程解定態(tài)薛定鍔方程xyzaaa金屬金屬三個方向駐波三個方向駐波anananzzyyxx 2,2,2 三個方向動量三個方向動量zzyyxxxnapnapnahp ， 22222222222212zyxzyxnnnmapppmmpE 電子能量電子能量 3 2 12222222， zyxzyxnnnnnnmaE電子能量本征值電子能量本征值為三個方向一維無限深方勢阱定態(tài)薛定諤方程能量本為三個方向一維無限深方勢阱定態(tài)薛定諤方程能量本征值的和。征值的和。nx，ny，nz 分別為分別為 x，y，z 方向的量子數(shù)。方向的量子數(shù)。 用用 ( (nx，ny，nz，ms) )表示自由電子量子態(tài)表示自由電子量子態(tài)

29、軌道量子數(shù)軌道量子數(shù)多個量子態(tài)對應(yīng)一個能級多個量子態(tài)對應(yīng)一個能級 E，稱為，稱為簡并簡并。與一個簡并。與一個簡并能級對應(yīng)的量子態(tài)數(shù)目叫能級對應(yīng)的量子態(tài)數(shù)目叫簡并度簡并度。 自旋量子數(shù)自旋量子數(shù) ( (ms = 1/ /2) )例例 ( (2，1，1，) ) ( (2，1，1，)()(1，2，1，) ) ( (1，2，1，)()(1，1，2，) ) ( (1，1，2，) )能級簡并度為能級簡并度為 6。 在量子數(shù)空間在量子數(shù)空間( (即動量空間，即動量空間， ) )，量子態(tài)，量子態(tài)對應(yīng)具有正整數(shù)坐標(biāo)的點，對應(yīng)具有正整數(shù)坐標(biāo)的點，xxnap nxnynz半徑為半徑為 R 的球面上各點具有相同的球面

30、上各點具有相同的的 值和相同的能量值和相同的能量222zyxnnn EmannnRzyx2222222一個量子態(tài)對應(yīng)量子數(shù)空間一個一個量子態(tài)對應(yīng)量子數(shù)空間一個單位體積，能量小于單位體積，能量小于 E 的狀態(tài)數(shù)的狀態(tài)數(shù) 23323233s23134812EamRN nxnynz每個軌道狀態(tài)包含每個軌道狀態(tài)包含 2 個自旋狀態(tài)個自旋狀態(tài)金屬單位體積內(nèi)自由電子能量小于金屬單位體積內(nèi)自由電子能量小于 E 的狀態(tài)數(shù)為的狀態(tài)數(shù)為 3223233ss231EmaNn T = 0K 時，由時，由能量最低原能量最低原理和泡利不相容原理理和泡利不相容原理，電子一，電子一個一個地從能量最低的狀態(tài)向個一個地從能量最低

31、的狀態(tài)向能量較高的狀態(tài)填充，電子可能量較高的狀態(tài)填充，電子可填充的最高能級叫填充的最高能級叫費米能級費米能級 EF。由由 ns = 金屬中自由電子密度金屬中自由電子密度 n，得費米能級，得費米能級 322322F23nmE 費米能級費米能級( (能量能量) )決定于決定于 n。真空能級真空能級EF逸逸出出功功A 32e2322F23nmE 此式說明，費米能量僅決定于金屬的自由電子數(shù)密度。此式說明，費米能量僅決定于金屬的自由電子數(shù)密度。費米能量費米能量 EF eV在此狹小能量區(qū)間，密集排布著在此狹小能量區(qū)間，密集排布著( (自由電子數(shù)自由電子數(shù)/ /2) )個能級，所以自個能級，所以自由電子的能

32、量分布是準(zhǔn)連續(xù)的。由電子的能量分布是準(zhǔn)連續(xù)的。費米速度：費米速度：eFF2mEv sm106即使在絕對零度下，電子仍然劇烈地運動著。即使在絕對零度下，電子仍然劇烈地運動著。 費米溫度：費米溫度：kETFF K104費米能級：費米能級：在絕對零度時，電子可能占據(jù)的最高能級，在絕對零度時，電子可能占據(jù)的最高能級，對應(yīng)的能量叫費米能量。對應(yīng)的能量叫費米能量。3013.2 固體能帶固體能帶( (Energy band) )理論理論 金屬自由電子理論忽略了正離子周期性勢場對電金屬自由電子理論忽略了正離子周期性勢場對電子運動的影響。若考慮其作用，則產(chǎn)生能帶。子運動的影響。若考慮其作用，則產(chǎn)生能帶。一、固體

33、的能帶：一、固體的能帶： 以兩個以兩個 Na 原子形成原子形成 Na2 分子為例，分子為例， 設(shè)設(shè) 1 和和 2 分別為兩個分別為兩個 Na 原子的價電子原子的價電子( (3s電子電子) )的波函數(shù)，的波函數(shù)， 為為 Na2 分子的共有化電子的波函數(shù)。分子的共有化電子的波函數(shù)。 波函數(shù)疊加波函數(shù)疊加 = 1 + 2 概率分布概率分布 | |2 = | 1 + 2|2 = | 1|2 + | 2|2 + 1* 2 + 1 2* 當(dāng)原子相距無窮遠(yuǎn)時，交換項當(dāng)原子相距無窮遠(yuǎn)時，交換項 1* 2 + 1 2* = 0當(dāng)原子接近時，若當(dāng)原子接近時，若 1* 2 + 1 2* 0，| |2 | 1|2 +

34、| 2|2則形成化學(xué)鍵，能量則形成化學(xué)鍵，能量 ；否則不形成化學(xué)鍵，能量；否則不形成化學(xué)鍵，能量 。31 1 2 1 2 | |2| |2兩個兩個 Na 原子接近時的電子云分布和波函數(shù)原子接近時的電子云分布和波函數(shù)1. 能帶的形成能帶的形成r0ErNa3s( (1) ) 當(dāng)原子孤立存在時，具當(dāng)原子孤立存在時，具 有各自能級。有各自能級。( (2) ) 當(dāng)兩原子靠近時，每個當(dāng)兩原子靠近時，每個 能級一分為二，曲線能級一分為二，曲線 1 能量降低，形成分子；能量降低，形成分子； 曲線曲線 2 能量升高，不形能量升高，不形 成分子。成分子。r0 為鍵長，能級為鍵長，能級 E1 占據(jù)，能級占據(jù)，能級

35、E2 空閑。空閑。( (3) ) N 個個 Na 原子聚集時，每個能級分裂為原子聚集時，每個能級分裂為 N 個能級，個能級，一半能級占據(jù)，一半能級空閑。一半能級占據(jù)，一半能級空閑。( (4) ) 形成形成 Na 晶體時，分裂的能級晶體時，分裂的能級( (間隔極小間隔極小) )組成組成能能帶帶， 一半能帶占據(jù)，一半能帶空閑。一半能帶占據(jù)，一半能帶空閑。21E1E2Er3s3p4s2pr0r1能帶能帶能帶能帶不同能帶之間可能發(fā)生重疊。不同能帶之間可能發(fā)生重疊。 能帶的形成來源于原子的相互作用，或波函數(shù)的能帶的形成來源于原子的相互作用，或波函數(shù)的交疊。能帶理論適用于金屬、絕緣體、半導(dǎo)體。交疊。能帶理

36、論適用于金屬、絕緣體、半導(dǎo)體。1. 1. 能帶的形成能帶的形成(2)(2)量子力學(xué)量子力學(xué)計算計算表明表明，固體中若有，固體中若有 N 個原子，個原子，由于各原子間的相互作用，對應(yīng)于原來孤立由于各原子間的相互作用，對應(yīng)于原來孤立原子的每一個量子化的能級，變成了原子的每一個量子化的能級，變成了 N 條靠條靠得很近的能級，是準(zhǔn)連續(xù)的，稱為得很近的能級，是準(zhǔn)連續(xù)的，稱為能帶能帶。能帶的寬度記作能帶的寬度記作 E，數(shù)量級為數(shù)量級為 E eV。若若 N 1023，則能帶中兩，則能帶中兩能級的間距約能級的間距約 10- -23 eV。離子間距離子間距a2p2s1sE0能帶重疊示意圖能帶重疊示意圖能帶結(jié)構(gòu)能

37、帶結(jié)構(gòu)的的一般規(guī)律一般規(guī)律：1. 越是外層電子，越是外層電子， 能帶越寬，能帶越寬， E 越大。越大。2. 點陣間距越小，點陣間距越小， 能帶越寬，能帶越寬， E 越大。越大。3. 兩個能帶有可能重疊。兩個能帶有可能重疊。2. 能帶中電子的排布能帶中電子的排布固體中的每一個固體中的每一個電子只能處在某個能帶中的電子只能處在某個能帶中的某一某一能級上。能級上。電子排布原則：電子排布原則： 1. 服從服從泡里不相容原理泡里不相容原理 2. 服從服從能量最小原理能量最小原理設(shè)設(shè)孤立原子孤立原子的一個能級的一個能級 Enl，考慮自旋，考慮自旋，它它最多能最多能容納容納 2( (2l + 1) ) 個電

38、子個電子。這一能級分裂成由這一能級分裂成由 N 條能級組成的能帶后，能帶條能級組成的能帶后，能帶最多能容納最多能容納 2N( (2l + 1) ) 個電子。個電子。并且，電子排布時，應(yīng)從最低的能級排起。并且，電子排布時，應(yīng)從最低的能級排起。2p、3p 能帶，最多容納能帶，最多容納 6N 個電子。個電子。例如，例如，1s、2s 能帶，最多容納能帶，最多容納 2N 個電子。個電子。2p、3p 能帶，最多容納能帶，最多容納 6N 個電子。個電子。例如，例如，1s、2s 能帶，最多容納能帶，最多容納 2N 個電子。個電子。每個能帶最多每個能帶最多容納容納 2N 個電子個電子每個能帶最多每個能帶最多容納

39、容納 6N 個電子個電子單個單個Mg原子原子1s2s2p3s3p 晶體晶體Mg ( (N 個原子個原子) )電子排布應(yīng)從最低電子排布應(yīng)從最低的能級排起。的能級排起。二、固體導(dǎo)電性能的能帶論解釋二、固體導(dǎo)電性能的能帶論解釋 1. 禁帶禁帶由于原子的每個能級在晶體中由于原子的每個能級在晶體中要分裂成相應(yīng)的一個能帶，在要分裂成相應(yīng)的一個能帶，在兩個相鄰能帶間，可能有一個兩個相鄰能帶間，可能有一個不被允許的能量間隔，這個能不被允許的能量間隔，這個能量間隔稱為量間隔稱為禁帶禁帶。2. 能帶的分類：滿帶、不滿帶和空帶能帶的分類：滿帶、不滿帶和空帶滿帶滿帶：若能帶中各個能級全部被電子填滿，則稱為滿帶。若能帶

40、中各個能級全部被電子填滿，則稱為滿帶。非滿帶非滿帶：若能帶中只有一部分能級填入電子，則稱為非滿帶。若能帶中只有一部分能級填入電子，則稱為非滿帶。空帶空帶：若能帶中各個能級都沒有電子填充，則稱為空帶。若能帶中各個能級都沒有電子填充，則稱為空帶。價帶價帶：價電子的能級所分裂而形成的能帶稱為價帶。價電子的能級所分裂而形成的能帶稱為價帶。導(dǎo)帶導(dǎo)帶：空帶和未被價電子填滿的價帶稱為導(dǎo)帶?？諑Ш臀幢粌r電子填滿的價帶稱為導(dǎo)帶。禁帶禁帶 滿帶滿帶導(dǎo)帶導(dǎo)帶禁帶禁帶空帶空帶非滿帶非滿帶3. 絕緣體、導(dǎo)體和半導(dǎo)體絕緣體、導(dǎo)體和半導(dǎo)體( (1) ) 絕緣體絕緣體導(dǎo)帶導(dǎo)帶 (空帶空帶)滿帶滿帶 Eg 3 eV 價帶價帶能

41、帶的特征：能帶的特征：(1) 只有滿帶和空帶；只有滿帶和空帶； (2) 滿帶和空帶之間有滿帶和空帶之間有 較寬的禁帶，禁帶較寬的禁帶，禁帶 寬度一般大于寬度一般大于 3 eV。由于滿帶中的電子不參與導(dǎo)電，一般外加由于滿帶中的電子不參與導(dǎo)電，一般外加電場又不足以將滿帶中的電子激發(fā)到空帶，電場又不足以將滿帶中的電子激發(fā)到空帶，此類晶體導(dǎo)電性極差，稱為此類晶體導(dǎo)電性極差，稱為絕緣體絕緣體。( (2) ) 半導(dǎo)體半導(dǎo)體導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體與絕緣體之間的晶導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體與絕緣體之間的晶體稱為體稱為半導(dǎo)體半導(dǎo)體，它的能帶結(jié)構(gòu)也只有，它的能帶結(jié)構(gòu)也只有滿帶和空帶，與絕緣體的能帶相似，滿帶和空帶，與絕緣體的能帶

42、相似，差別在于禁帶寬度不同，半導(dǎo)體的禁差別在于禁帶寬度不同，半導(dǎo)體的禁帶寬度一般較小，在帶寬度一般較小，在 2 eV 以下。以下。導(dǎo)帶導(dǎo)帶 (空帶空帶)滿帶滿帶 Eg 2 eV 價帶價帶( (3) ) 導(dǎo)體導(dǎo)體 一價堿金屬，價帶為不滿帶；一價堿金屬，價帶為不滿帶；導(dǎo)帶導(dǎo)帶(非滿帶非滿帶)滿帶滿帶 價帶價帶一價堿金屬一價堿金屬導(dǎo)帶導(dǎo)帶(空帶空帶)滿帶滿帶 價帶價帶二價堿金屬二價堿金屬空帶空帶滿帶滿帶 價帶價帶導(dǎo)帶導(dǎo)帶(非滿帶非滿帶)其它金屬其它金屬 其它金屬的能帶，其價帶為不滿帶，且與空帶重疊。其它金屬的能帶，其價帶為不滿帶，且與空帶重疊。當(dāng)外電場作用于晶體時，價帶中的電子可以進(jìn)入較高能級，當(dāng)外

43、電場作用于晶體時，價帶中的電子可以進(jìn)入較高能級，從而可以形成電流，這正是導(dǎo)體具有良好導(dǎo)電性能的原因。從而可以形成電流，這正是導(dǎo)體具有良好導(dǎo)電性能的原因。 二價堿金屬，價帶為滿帶，但滿帶與空帶緊密相接或部分二價堿金屬，價帶為滿帶，但滿帶與空帶緊密相接或部分 重疊；重疊；絕緣體與半導(dǎo)體的擊穿絕緣體與半導(dǎo)體的擊穿當(dāng)外電場非常強(qiáng)時，它們的共有化電子還是當(dāng)外電場非常強(qiáng)時，它們的共有化電子還是能越過禁帶躍遷到上面的空帶中的。能越過禁帶躍遷到上面的空帶中的。絕緣體絕緣體半導(dǎo)體半導(dǎo)體導(dǎo)體導(dǎo)體例例 固體物理中一般取脫離金屬束縛的電子的能量為固體物理中一般取脫離金屬束縛的電子的能量為正值，束縛于金屬中的電子的能量

44、為負(fù)值，而剛正值，束縛于金屬中的電子的能量為負(fù)值，而剛好逸出金屬的靜止電子的能量為零好逸出金屬的靜止電子的能量為零( (該能級叫真空該能級叫真空能級能級) )。利用下列數(shù)據(jù)計算鈉金屬的費米能量和導(dǎo)利用下列數(shù)據(jù)計算鈉金屬的費米能量和導(dǎo)帶底能量。帶底能量。( (1) ) 用波長為用波長為 300nm 的單色光照射鈉的單色光照射鈉金屬，發(fā)出光電子的最大初動能為金屬，發(fā)出光電子的最大初動能為 1.84eV；( (2) ) 密度密度 971kg/ /m3，摩爾質(zhì)量，摩爾質(zhì)量 23.0g/ /mol。 EbEF真空能級真空能級E0 =0A導(dǎo)帶底導(dǎo)帶底解解：利用光電效應(yīng)方程，得逸出功：利用光電效應(yīng)方程，得逸

45、出功2m2m2121mvhcmvhA 84. 1106 . 1103001031063. 6199834 eV30. 2 EbEF真空能級真空能級E0 =0A導(dǎo)帶底導(dǎo)帶底逸出功就是電子從費米能級躍遷至真逸出功就是電子從費米能級躍遷至真空能級所吸收的能量，因此費米能量空能級所吸收的能量，因此費米能量 eV30. 230. 200F AEE利用自由電子氣模型費米能量公式，利用自由電子氣模型費米能量公式，導(dǎo)帶底能量為導(dǎo)帶底能量為 32A22F3222Fb3232 MNmEnmEE 1932232312341060. 1023. 09711002. 614. 331011. 921005. 130.

46、2 eV43. 5 解解: :maxming hchvE nm514106 . 142. 21031063. 619834gmax Ehc 例例 用光來激發(fā)半導(dǎo)體硫化鎘用光來激發(fā)半導(dǎo)體硫化鎘( (CdS) )中的電子，使中的電子，使之能夠成為載流子，光波波長最大為多少？之能夠成為載流子，光波波長最大為多少？已知禁帶寬度已知禁帶寬度 Eg = 2.42 eV。例例 估計金剛石的電擊穿場強(qiáng)。已知金剛石的估計金剛石的電擊穿場強(qiáng)。已知金剛石的禁帶寬度禁帶寬度 Eg = 5.5 eV，電子運動的平均自，電子運動的平均自由程由程 = 0.2 m。 解解：如果金剛石內(nèi)的電子在一個平均自由程的：如果金剛石內(nèi)的

47、電子在一個平均自由程的運動過程中，被電場加速獲得的能量能夠運動過程中，被電場加速獲得的能量能夠使電子從價帶躍遷到導(dǎo)帶，則金剛石就被使電子從價帶躍遷到導(dǎo)帶，則金剛石就被電擊穿。電擊穿。以以 Eb 表示擊穿場強(qiáng)，則表示擊穿場強(qiáng)，則 Eg = eEb ，由此，由此得得 61919gb102 . 0106 . 1106 . 15 . 5 eEE mmkV28mV108 . 27 13.3 半導(dǎo)體導(dǎo)電半導(dǎo)體導(dǎo)電導(dǎo)帶導(dǎo)帶禁帶禁帶價帶價帶Eg一、半導(dǎo)體導(dǎo)電特點：一、半導(dǎo)體導(dǎo)電特點：1. 禁帶寬度禁帶寬度 Eg 較小較小 ( (300K 時時 Si-1.14eV，Ge-0.67eV) )， 常溫下即有少量電子

48、被激發(fā)至導(dǎo)帶，在電場作用下常溫下即有少量電子被激發(fā)至導(dǎo)帶，在電場作用下 形成電流，但電導(dǎo)率介于導(dǎo)體和絕緣體之間。形成電流，但電導(dǎo)率介于導(dǎo)體和絕緣體之間。2. 溫度升高時，更多電子進(jìn)入導(dǎo)帶，增加電導(dǎo)率，有溫度升高時，更多電子進(jìn)入導(dǎo)帶，增加電導(dǎo)率，有 熱敏性和光敏性。熱敏性和光敏性。3. 除電子導(dǎo)電外，還有空穴導(dǎo)電。除電子導(dǎo)電外，還有空穴導(dǎo)電。價帶電子躍入導(dǎo)帶后在價帶中留下價帶電子躍入導(dǎo)帶后在價帶中留下的空量子態(tài)叫的空量子態(tài)叫空穴空穴。帶正單位電荷。帶正單位電荷。半導(dǎo)體導(dǎo)電是半導(dǎo)體導(dǎo)電是導(dǎo)帶電子導(dǎo)電導(dǎo)帶電子導(dǎo)電和和價帶價帶空穴導(dǎo)電空穴導(dǎo)電共同起作用的結(jié)果。共同起作用的結(jié)果。二、半導(dǎo)體分類二、半導(dǎo)體

49、分類 1. 本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體 (semiconductor) 本征半導(dǎo)體是指本征半導(dǎo)體是指純凈的純凈的半導(dǎo)體。半導(dǎo)體。兩個概念：兩個概念：( (1) ) 電子導(dǎo)電電子導(dǎo)電半導(dǎo)體的載流子是電子半導(dǎo)體的載流子是電子( (2) ) 空穴導(dǎo)電空穴導(dǎo)電半導(dǎo)體的載流子是空穴半導(dǎo)體的載流子是空穴滿帶上的一個電子躍遷到空帶后，滿帶上的一個電子躍遷到空帶后，滿帶中出現(xiàn)一個空位。滿帶中出現(xiàn)一個空位。 - -e +e空帶空帶禁帶禁帶滿帶滿帶 2. 雜質(zhì)半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體( (1) ) N 型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體四價的本征半導(dǎo)體四價的本征半導(dǎo)體 Si、Ge等，等，摻入少量五價的摻入少量五價的雜質(zhì)雜質(zhì)( (impurity

50、) ) 元素元素( (如如P、As等等) )形成電子型半形成電子型半導(dǎo)體，稱導(dǎo)體，稱 N 型半導(dǎo)體。型半導(dǎo)體。( (2) ) P 型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體四價的本征半導(dǎo)體四價的本征半導(dǎo)體 Si、Ge等，摻入少量等，摻入少量三價的三價的雜質(zhì)雜質(zhì)元素元素 ( (如如B、Ga、In等等) )形成空穴型半導(dǎo)體，稱形成空穴型半導(dǎo)體，稱 P 型半導(dǎo)體。型半導(dǎo)體。例例 室溫下純硅中傳導(dǎo)電子室溫下純硅中傳導(dǎo)電子( (由價帶進(jìn)入導(dǎo)帶的電子由價帶進(jìn)入導(dǎo)帶的電子) )的數(shù)密度的數(shù)密度 n0 約為約為1016 m- -3。問多少個硅原子貢獻(xiàn)。問多少個硅原子貢獻(xiàn)一個傳導(dǎo)電子？如果向其中摻入微量磷雜質(zhì)，平一個傳導(dǎo)電子？如果向其中

51、摻入微量磷雜質(zhì)，平均每均每 5 106 個硅原子有一個被磷原子取代，則傳個硅原子有一個被磷原子取代，則傳導(dǎo)電子數(shù)密度增加多少倍？導(dǎo)電子數(shù)密度增加多少倍？ 設(shè)每個磷原子都有一設(shè)每個磷原子都有一個個 “多余的多余的” 電子進(jìn)入導(dǎo)帶。電子進(jìn)入導(dǎo)帶。 已知硅的密度和已知硅的密度和摩爾質(zhì)量分別為摩爾質(zhì)量分別為 2330 kg/ /m3 和和 28.1 g/ /mol。 解解：純硅的原子數(shù)密度：純硅的原子數(shù)密度 SiASiMNn 所以所以 nSi/ /n0 = 5 1028/ /1016 = 5 1012 個硅原子貢個硅原子貢獻(xiàn)一個傳導(dǎo)電子。可知半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力比金獻(xiàn)一個傳導(dǎo)電子?？芍雽?dǎo)體的導(dǎo)電能力比金

52、屬弱得多。屬弱得多。 32823m1050281. 01002. 62330 利用已知數(shù)據(jù)，磷雜質(zhì)原子的數(shù)密度為利用已知數(shù)據(jù)，磷雜質(zhì)原子的數(shù)密度為 nP = nSi/ /5 106 = 1022 m- -3由每個磷原子貢獻(xiàn)一個傳導(dǎo)電子可知，這也是由由每個磷原子貢獻(xiàn)一個傳導(dǎo)電子可知，這也是由于摻入磷雜質(zhì)而增加的傳導(dǎo)電子數(shù)密度。于摻入磷雜質(zhì)而增加的傳導(dǎo)電子數(shù)密度。所以傳導(dǎo)電子數(shù)密度為所以傳導(dǎo)電子數(shù)密度為 nP + n0，增加的倍數(shù)為，增加的倍數(shù)為60P10 nn如此微量的雜質(zhì)使傳導(dǎo)電子增加了如此微量的雜質(zhì)使傳導(dǎo)電子增加了 100 萬倍！可萬倍！可見，雜質(zhì)半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力比本征半導(dǎo)體增強(qiáng)非見，雜質(zhì)半

53、導(dǎo)體的導(dǎo)電能力比本征半導(dǎo)體增強(qiáng)非常顯著。常顯著。 D與絕緣體相比較，半導(dǎo)體能帶結(jié)構(gòu)的特點是與絕緣體相比較，半導(dǎo)體能帶結(jié)構(gòu)的特點是 ( (A) ) 導(dǎo)帶也是空帶。導(dǎo)帶也是空帶。 ( (B) ) 滿帶與導(dǎo)帶重合。滿帶與導(dǎo)帶重合。 ( (C) ) 滿帶中總是有空穴，導(dǎo)帶中總是有電子。滿帶中總是有空穴，導(dǎo)帶中總是有電子。 ( (D) ) 禁帶寬度較窄。禁帶寬度較窄。B以下說法正確的是以下說法正確的是 ( (A) ) 半導(dǎo)體的禁帶寬度大于絕緣體的禁帶寬度。半導(dǎo)體的禁帶寬度大于絕緣體的禁帶寬度。 ( (B) ) 導(dǎo)體的價帶沒被電子充滿。導(dǎo)體的價帶沒被電子充滿。 ( (C) ) 本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)制為價帶的

54、電子導(dǎo)電本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)制為價帶的電子導(dǎo)電和導(dǎo)帶的空穴導(dǎo)電。和導(dǎo)帶的空穴導(dǎo)電。 ( (D) ) N 型半導(dǎo)體的多數(shù)載流子為價帶的空穴，型半導(dǎo)體的多數(shù)載流子為價帶的空穴，少數(shù)載流子是導(dǎo)帶的電子。少數(shù)載流子是導(dǎo)帶的電子。C下述說法中，正確的是下述說法中，正確的是 ( (A) ) 本征半導(dǎo)體是電子與空穴兩種載流子同時參予本征半導(dǎo)體是電子與空穴兩種載流子同時參予導(dǎo)電，而雜質(zhì)半導(dǎo)體導(dǎo)電，而雜質(zhì)半導(dǎo)體( (n 型或型或 p 型型) )只有一種只有一種載流子載流子( (電子或空穴電子或空穴) )參予導(dǎo)電，所以本征半?yún)⒂鑼?dǎo)電，所以本征半導(dǎo)體導(dǎo)電性能比雜質(zhì)半導(dǎo)體好。導(dǎo)體導(dǎo)電性能比雜質(zhì)半導(dǎo)體好。 ( (B) )

55、 n 型半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能優(yōu)于型半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能優(yōu)于 p 型半導(dǎo)體，因為型半導(dǎo)體，因為 n 型半導(dǎo)體是負(fù)電子導(dǎo)電，型半導(dǎo)體是負(fù)電子導(dǎo)電，p 型半導(dǎo)體是正離型半導(dǎo)體是正離子導(dǎo)電。子導(dǎo)電。 ( (C) ) n 型半導(dǎo)體中雜質(zhì)原子所形成的局部能級靠近型半導(dǎo)體中雜質(zhì)原子所形成的局部能級靠近空帶空帶( (導(dǎo)帶導(dǎo)帶) )的底部，使局部能級中多余的電的底部，使局部能級中多余的電子容易被激發(fā)躍遷到空帶中去，大大提高了子容易被激發(fā)躍遷到空帶中去，大大提高了半導(dǎo)體導(dǎo)電性能。半導(dǎo)體導(dǎo)電性能。 ( (D) ) p 型半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)構(gòu)完全決定于滿帶中空穴型半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)構(gòu)完全決定于滿帶中空穴的運動。的運動。 B如果如果

56、( (1) ) 鍺用銻鍺用銻( (五價元素五價元素) )摻雜，摻雜，( (2) ) 硅用鋁硅用鋁( (三價元三價元素素) )摻雜，則分別獲得的半導(dǎo)體屬于下述類型：摻雜，則分別獲得的半導(dǎo)體屬于下述類型： ( (A) ) ( (1) )，( (2) )均為均為 n 型半導(dǎo)體。型半導(dǎo)體。 ( (B) ) ( (1) )為為 n 型半導(dǎo)體，型半導(dǎo)體，( (2) )為為 p 型半導(dǎo)體。型半導(dǎo)體。 ( (C) ) ( (1) )為為 p 型半導(dǎo)體，型半導(dǎo)體，( (2) )為為 n 型半導(dǎo)體。型半導(dǎo)體。 ( (D) ) ( (1) )，( (2) )均為均為 p 型半導(dǎo)體。型半導(dǎo)體。 Bp 型半導(dǎo)體中雜質(zhì)原

57、子所形成的局部能級型半導(dǎo)體中雜質(zhì)原子所形成的局部能級( (也稱受主能也稱受主能級級) )，在能帶結(jié)構(gòu)中應(yīng)處于，在能帶結(jié)構(gòu)中應(yīng)處于 ( (A) ) 滿帶中。滿帶中。 ( (B) ) 禁帶中，但接近滿帶頂。禁帶中，但接近滿帶頂。 ( (C) ) 導(dǎo)帶中。導(dǎo)帶中。 ( (D) ) 禁帶中，但接近導(dǎo)帶底。禁帶中，但接近導(dǎo)帶底。D硫化鎘硫化鎘 ( (CdS) ) 晶體的禁帶寬度為晶體的禁帶寬度為 2.42 eV，要使這種，要使這種晶體產(chǎn)生本征光電導(dǎo)，則入射到晶體上的光的波晶體產(chǎn)生本征光電導(dǎo)，則入射到晶體上的光的波長不能大于長不能大于( (A) ) 650 nm。 ( (B) ) 628 nm。 ( (C) ) 550 nm。 ( (D) ) 514 nm。Dn 型半導(dǎo)體中雜質(zhì)原子所形成的局部能級型半導(dǎo)體中雜質(zhì)原子所形成的局部能級( (也稱也稱施主能級施主能級) )，在能帶結(jié)構(gòu)中應(yīng)處于，在能帶結(jié)構(gòu)中應(yīng)處于 ( (A) ) 滿帶中。滿帶中。 ( (B) ) 導(dǎo)帶中。導(dǎo)帶中。 ( (C) ) 禁帶中，但接近滿帶頂。禁帶中，但接近滿帶頂。( (D) ) 禁帶中，但