《固體的能帶》PPT課件

1、物理學(xué)教程物理學(xué)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 半導(dǎo)體半導(dǎo)體一一 固體的能帶固體的能帶s 1s2p2完完 全全 分分 離離 的的 兩兩 個(gè)個(gè) 氫氫 原原 子子 能能 級(jí)級(jí)s 1s2p2ee+Aee+B物理學(xué)教程物理學(xué)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 半導(dǎo)體半導(dǎo)體a 兩個(gè)原子很兩個(gè)原子很近時(shí)的能級(jí)分裂近時(shí)的能級(jí)分裂b 五個(gè)原子五個(gè)原子很近時(shí)的能級(jí)分很近時(shí)的能級(jí)分裂裂 c 固態(tài)固態(tài)晶體的能帶晶體的能帶rrr1s1s1s2s2s2s重重 疊疊 能能 級(jí)級(jí) 分分 裂裂 形形 成成 能能 帶

2、帶 在理想的固態(tài)晶體中，由于原子間的相互作用，使在理想的固態(tài)晶體中，由于原子間的相互作用，使原子原有的能級(jí)分裂成原子原有的能級(jí)分裂成 N 個(gè)間距極近的子能級(jí)個(gè)間距極近的子能級(jí), 子能級(jí)子能級(jí)幾乎連成一片構(gòu)成能帶幾乎連成一片構(gòu)成能帶.物理學(xué)教程物理學(xué)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 半導(dǎo)體半導(dǎo)體 每個(gè)子能級(jí)有每個(gè)子能級(jí)有 個(gè)量子態(tài)個(gè)量子態(tài).) 12(2l 根據(jù)泡利原理每個(gè)子能級(jí)包容根據(jù)泡利原理每個(gè)子能級(jí)包容 個(gè)電子個(gè)電子.) 12(2l 每個(gè)能帶包容每個(gè)能帶包容 個(gè)電子個(gè)電子Nl) 12(2 導(dǎo)帶導(dǎo)帶: 空帶和未被電子填滿的價(jià)帶空帶和未被電

3、子填滿的價(jià)帶. 價(jià)帶價(jià)帶: 價(jià)電子的能級(jí)分裂所構(gòu)成的能帶價(jià)電子的能級(jí)分裂所構(gòu)成的能帶. 實(shí)驗(yàn)闡明實(shí)驗(yàn)闡明: 一個(gè)能帶中最高能級(jí)與最低能級(jí)之間一個(gè)能帶中最高能級(jí)與最低能級(jí)之間的間隔普通不超越的間隔普通不超越 的數(shù)量級(jí)的數(shù)量級(jí) . 由于原子數(shù)由于原子數(shù) N的數(shù)量級(jí)為的數(shù)量級(jí)為 . 所以一個(gè)能帶中相鄰能級(jí)間所以一個(gè)能帶中相鄰能級(jí)間間隔約為間隔約為 .eV102319mm10eV10eV/101017192 滿帶和空帶滿帶和空帶: 能帶中能級(jí)全被電子填滿為滿帶能帶中能級(jí)全被電子填滿為滿帶; 無(wú)電無(wú)電子填充的能帶為空帶子填充的能帶為空帶.物理學(xué)教程物理學(xué)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 半導(dǎo)體半導(dǎo)體晶晶 體體 的的 能能 帶帶EgE禁禁帶帶gE禁禁帶帶導(dǎo)導(dǎo)帶帶 價(jià)帶價(jià)帶 非滿帶非滿帶空帶空帶 價(jià)帶價(jià)帶 滿帶滿帶導(dǎo)導(dǎo)帶帶 禁帶禁帶: 能帶之間不存在能級(jí)的區(qū)間能帶之間不存在能級(jí)的區(qū)間.物理學(xué)教程物理學(xué)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 半導(dǎo)體半導(dǎo)體導(dǎo)體導(dǎo)體 半導(dǎo)體半導(dǎo)體 絕緣體絕緣體電阻率電阻率m)(溫度系數(shù)溫度系數(shù)禁帶禁帶價(jià)帶價(jià)帶841010負(fù)負(fù)較小較小滿帶滿帶481010正正非滿帶非滿帶2081010負(fù)負(fù)較大較大滿帶滿帶物理學(xué)教程物理學(xué)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 半導(dǎo)體半導(dǎo)體二二 本征半導(dǎo)體和雜質(zhì)半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體和雜質(zhì)半導(dǎo)體1 1 本征半導(dǎo)體：純真的無(wú)雜質(zhì)的半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體：純真的無(wú)雜質(zhì)的半導(dǎo)體gE導(dǎo)帶導(dǎo)帶禁帶禁帶滿帶滿帶ee空穴空穴電子電子鍺晶體中的正常鍵鍺晶體中的正常鍵電子被激發(fā)，晶體中出現(xiàn)空穴電子被激發(fā)，晶體中出現(xiàn)空穴GeGeGeGeGeGeGeGeGeGeGeGeGeGeGeGeGeGeee物理學(xué)教程物理學(xué)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 半導(dǎo)體半導(dǎo)體2 雜質(zhì)半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體 電子型簡(jiǎn)稱電子型簡(jiǎn)稱 n 型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體價(jià)價(jià)帶帶導(dǎo)導(dǎo)帶帶施主能級(jí)施主能

6、級(jí)施主能級(jí)施主能級(jí)SisAe五價(jià)原子砷摻入四價(jià)硅中，多五價(jià)原子砷摻入四價(jià)硅中，多余的價(jià)電子環(huán)繞離子運(yùn)動(dòng)余的價(jià)電子環(huán)繞離子運(yùn)動(dòng)sASiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSi物理學(xué)教程物理學(xué)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 半導(dǎo)體半導(dǎo)體 空穴型簡(jiǎn)稱空穴型簡(jiǎn)稱 p 型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體價(jià)價(jià)帶帶導(dǎo)導(dǎo)帶帶受主能級(jí)受主能級(jí)受主能級(jí)受主能級(jí)空穴空穴BBGeGeGeGeGeGeGeGeGeGe 三價(jià)原子硼摻入四價(jià)鍺晶三價(jià)原子硼摻入四價(jià)鍺晶 體中，空穴環(huán)繞體中，空穴環(huán)繞 離子運(yùn)動(dòng)離子運(yùn)動(dòng)物理學(xué)教程物理學(xué)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 半導(dǎo)體半導(dǎo)體p nUIp nUIpn 結(jié)的伏安特性曲線結(jié)的伏安特性曲線反向電壓反向電壓正向電壓正向電壓三三 pn 結(jié)結(jié)物理學(xué)教程物理學(xué)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 半導(dǎo)體半導(dǎo)體eeeep np 偶電層偶電層 n- - - - - -+ + + + + +0 x空穴空穴電子電子0Ux0 x動(dòng)平衡時(shí)動(dòng)平衡時(shí) p 型與型與 n 型接觸區(qū)域的電勢(shì)變化型接觸區(qū)域的電勢(shì)變化物理學(xué)教程物理學(xué)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 半導(dǎo)體半導(dǎo)體四四 光生伏特效應(yīng)光生伏特效應(yīng)Pneeee光光ee 這種由光的照射，使這種由光的照射，使 pn 結(jié)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的景象，結(jié)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的景象，叫做光生伏特效應(yīng)叫做光生伏特效應(yīng) .物理學(xué)教程