第4章材料的導(dǎo)電性能

1、材料電學(xué)性能：指材料在外電場作用下表現(xiàn)出來的行為。材料電學(xué)性能：指材料在外電場作用下表現(xiàn)出來的行為。材料電學(xué)性能的一般簡介材料電學(xué)性能的一般簡介導(dǎo)電性能導(dǎo)電性能以帶電粒子以帶電粒子( (載流子載流子) )長程遷移，即長程遷移，即傳導(dǎo)的方式對外電場作出的響應(yīng)。傳導(dǎo)的方式對外電場作出的響應(yīng)。以感應(yīng)方式對外電場（包括頻率、以感應(yīng)方式對外電場（包括頻率、溫度）等物理作用作出的響應(yīng)，溫度）等物理作用作出的響應(yīng)，即產(chǎn)生電偶極矩或電偶極矩的改即產(chǎn)生電偶極矩或電偶極矩的改變。如：鐵電性、壓電性等。變。如：鐵電性、壓電性等。介電性能介電性能電學(xué)性能電學(xué)性能 電阻與導(dǎo)電的基本概念電阻與導(dǎo)電的基本概念1 1 導(dǎo)電導(dǎo)

2、電 當(dāng)在材料的兩端施加電壓時(shí)，材料中有電流流過當(dāng)在材料的兩端施加電壓時(shí)，材料中有電流流過 歐姆定律歐姆定律2 2 電阻電阻 與材料的性質(zhì)有關(guān)與材料的性質(zhì)有關(guān) 還與材料的長度及截面積有關(guān)還與材料的長度及截面積有關(guān)3 3 電阻率電阻率 只與材料本性有關(guān)只與材料本性有關(guān) 而與導(dǎo)體的幾何尺寸無關(guān)而與導(dǎo)體的幾何尺寸無關(guān) 評定導(dǎo)電性的基本參數(shù)評定導(dǎo)電性的基本參數(shù)RIV4 4 電導(dǎo)率電導(dǎo)率 愈大，材料導(dǎo)電性能就越好愈大，材料導(dǎo)電性能就越好5 5 材料分類材料分類超導(dǎo)體、導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體超導(dǎo)體、導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體 10-27m 超導(dǎo)體超導(dǎo)體 10-3m 導(dǎo)體導(dǎo)體 10-3109m半導(dǎo)體半導(dǎo)體 109m

3、絕緣體絕緣體注意：不同的手冊，劃分范圍不盡相同。注意：不同的手冊，劃分范圍不盡相同。載流子載流子電子（金屬、合金）電子（金屬、合金）電子和空穴（半導(dǎo)體）電子和空穴（半導(dǎo)體）離子和空位（離子類材料）離子和空位（離子類材料）超導(dǎo)體的導(dǎo)電性來自于庫柏電子對超導(dǎo)體的導(dǎo)電性來自于庫柏電子對導(dǎo)電能力相差很大，決定于結(jié)構(gòu)與導(dǎo)電本質(zhì)導(dǎo)電能力相差很大，決定于結(jié)構(gòu)與導(dǎo)電本質(zhì)2 045V VIAR .SRLVELIJS.EJEIJS.LRS.VE L.ELJ SLSAreaLengthi電流密度（單位時(shí)間內(nèi)通過單位面積的電荷） 微分式說明導(dǎo)體中某點(diǎn)的電流密度正比于該點(diǎn)的電場強(qiáng)度微分式說明導(dǎo)體中某點(diǎn)的電流密度正比于該

4、點(diǎn)的電場強(qiáng)度,比例系數(shù)為電導(dǎo)率比例系數(shù)為電導(dǎo)率。 電場強(qiáng)度電場強(qiáng)度E伏特伏特/厘米厘米; 電流密度電流密度J安培安培/厘米厘米2; 電阻率電阻率歐姆歐姆.厘米厘米; 電導(dǎo)率電導(dǎo)率西門子西門子.厘米厘米-1.EJE電導(dǎo)率即單位電場強(qiáng)度下的電流密度。電導(dǎo)率即單位電場強(qiáng)度下的電流密度。電流密度是單位時(shí)間內(nèi)通過單位面積的電荷。電流密度是單位時(shí)間內(nèi)通過單位面積的電荷。設(shè)材料中的載流子所帶電荷是設(shè)材料中的載流子所帶電荷是q,q,載流子濃度載流子濃度( (單位體積的載流單位體積的載流子數(shù)目）是子數(shù)目）是n,n,載流子運(yùn)動速度是載流子運(yùn)動速度是n，則電流密度：則電流密度：JEJ=nqn將將 帶入帶入 有：有：

5、 J=nqnJE =nqn n/E =niqim mi遷移率遷移率m m：電子的運(yùn)動速度和電場強(qiáng)度成正比，單電子的運(yùn)動速度和電場強(qiáng)度成正比，單 位電場下，載流子的運(yùn)動速度叫遷移率。位電場下，載流子的運(yùn)動速度叫遷移率。Enm =nqm m 經(jīng)典自由電子導(dǎo)電理論經(jīng)典自由電子導(dǎo)電理論量子自由電子理論量子自由電子理論能帶理論能帶理論三個(gè)重要階段三個(gè)重要階段 4.2.1 金屬及半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理金屬及半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理 1）正離子構(gòu)成的完整晶體點(diǎn)陣；）正離子構(gòu)成的完整晶體點(diǎn)陣； （電場均勻）（電場均勻）2）價(jià)電子完全自由化、公有化，彌散分布整個(gè)點(diǎn)陣；）價(jià)電子完全自由化、公有化，彌散分布整個(gè)點(diǎn)陣； （價(jià)電子為

6、自由電子）（價(jià)電子為自由電子） 一、經(jīng)典自由電子理論一、經(jīng)典自由電子理論假設(shè)：假設(shè)： 經(jīng)典自由電子理論學(xué)說成功地解釋了導(dǎo)電性和導(dǎo)熱經(jīng)典自由電子理論學(xué)說成功地解釋了導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性的關(guān)系，但在應(yīng)用中遇到很多問題：性的關(guān)系，但在應(yīng)用中遇到很多問題： 高價(jià)金屬導(dǎo)電性不如一價(jià)金屬；高價(jià)金屬導(dǎo)電性不如一價(jià)金屬； 無法解釋金屬、半導(dǎo)體和絕緣體材料導(dǎo)電性能的巨大無法解釋金屬、半導(dǎo)體和絕緣體材料導(dǎo)電性能的巨大差異差異 。主要原因：用經(jīng)典力學(xué)理論不能正確反映微觀質(zhì)點(diǎn)主要原因：用經(jīng)典力學(xué)理論不能正確反映微觀質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動規(guī)律。的運(yùn)動規(guī)律。假設(shè)：假設(shè)：1）正離子構(gòu)成的完整晶體點(diǎn)陣；）正離子構(gòu)成的完整晶體點(diǎn)陣； （電場均勻

7、）（電場均勻）2）價(jià)電子的能量狀態(tài)是按照量子化的規(guī)律分布。）價(jià)電子的能量狀態(tài)是按照量子化的規(guī)律分布。 （具有不同能級）（具有不同能級）2、量子自由電子理論、量子自由電子理論 量子自由電子理論較好地解釋了金屬導(dǎo)電性，量子自由電子理論較好地解釋了金屬導(dǎo)電性，一價(jià)金屬比一價(jià)金屬比二、三價(jià)金屬導(dǎo)電性較好，二、三價(jià)金屬導(dǎo)電性較好，但仍無法解釋鐵磁性等問題，但仍無法解釋鐵磁性等問題，為什么？為什么？原因：假定金屬中的離子所產(chǎn)生的勢場是均勻的。原因：假定金屬中的離子所產(chǎn)生的勢場是均勻的。 假設(shè)：假設(shè)： 3 3、能帶理論、能帶理論假設(shè)：假設(shè)：1）正離子構(gòu)成的晶體點(diǎn)陣形成周期性勢場；）正離子構(gòu)成的晶體點(diǎn)陣形成周

8、期性勢場； （電場不均勻）（電場不均勻）2）價(jià)電子在離子周期勢場中運(yùn)動，能量隨著其位置）價(jià)電子在離子周期勢場中運(yùn)動，能量隨著其位置的變化呈周期性變化（的變化呈周期性變化（近正離子時(shí)勢能低，離開時(shí)近正離子時(shí)勢能低，離開時(shí)勢能增高是準(zhǔn)自由電子勢能增高是準(zhǔn)自由電子）。）。禁帶禁帶：能隙：能隙所對應(yīng)的能所對應(yīng)的能帶。帶。允帶允帶：電子：電子可以具有的可以具有的能級所組成能級所組成的能帶。的能帶。在允帶中每在允帶中每個(gè)能級只允個(gè)能級只允許有兩個(gè)自許有兩個(gè)自旋反向的電旋反向的電子存在子存在填滿的能帶填滿的能帶 滿帶：所有能級都被價(jià)電子占滿的允帶滿帶：所有能級都被價(jià)電子占滿的允帶 價(jià)帶：占有電子的能量最高的

9、允帶。價(jià)帶：占有電子的能量最高的允帶。 空帶：未被電子填充的允帶?？諑В何幢浑娮犹畛涞脑蕩?。 導(dǎo)帶：相應(yīng)于價(jià)帶以上的允帶及未被占滿的導(dǎo)帶：相應(yīng)于價(jià)帶以上的允帶及未被占滿的價(jià)帶價(jià)帶 禁帶禁帶：能隙所對應(yīng)的能帶。：能隙所對應(yīng)的能帶。 導(dǎo)帶導(dǎo)帶中的電子導(dǎo)電，滿帶電子不自由不導(dǎo)電中的電子導(dǎo)電，滿帶電子不自由不導(dǎo)電。2 2）能帶結(jié)構(gòu)中的有關(guān)概念：）能帶結(jié)構(gòu)中的有關(guān)概念：3 3）能帶理論對固體導(dǎo)電性的解釋：）能帶理論對固體導(dǎo)電性的解釋：費(fèi)米能級：費(fèi)米能級：0K0K時(shí)電子占據(jù)的最高能級。時(shí)電子占據(jù)的最高能級。 半導(dǎo)體，禁帶寬度小，在絕對半導(dǎo)體，禁帶寬度小，在絕對0K時(shí)，電子在價(jià)帶中，時(shí)，電子在價(jià)帶中，導(dǎo)帶空

10、，無導(dǎo)電能力。一旦獲得能量導(dǎo)帶空，無導(dǎo)電能力。一旦獲得能量Eg既可以導(dǎo)電。既可以導(dǎo)電。 絕緣體禁帶寬度大，難以越過，不導(dǎo)電。絕緣體禁帶寬度大，難以越過，不導(dǎo)電。 金屬的禁帶為金屬的禁帶為0，導(dǎo)電性好；，導(dǎo)電性好； 半導(dǎo)體的禁帶居中（在半導(dǎo)體的禁帶居中（在3eV以內(nèi)），導(dǎo)電性差；以內(nèi)），導(dǎo)電性差； 絕緣體的禁帶最寬（近絕緣體的禁帶最寬（近6eV以上），不能導(dǎo)電。以上），不能導(dǎo)電。 半導(dǎo)體和絕緣體材料的能帶結(jié)構(gòu)相同，但禁帶寬度不同。半導(dǎo)體和絕緣體材料的能帶結(jié)構(gòu)相同，但禁帶寬度不同。 能帶理論可以解釋金屬和半導(dǎo)體的導(dǎo)電現(xiàn)象，卻難以能帶理論可以解釋金屬和半導(dǎo)體的導(dǎo)電現(xiàn)象，卻難以解釋陶瓷、玻璃和高分子等

11、非金屬材料的導(dǎo)電機(jī)理。解釋陶瓷、玻璃和高分子等非金屬材料的導(dǎo)電機(jī)理。無機(jī)材料無機(jī)材料中，載流子有兩類：中，載流子有兩類： 離子和離子空位，故稱離子和離子空位，故稱離子電導(dǎo)離子電導(dǎo)； 電子和空穴；（類似半導(dǎo)體材料）電子和空穴；（類似半導(dǎo)體材料）離子電導(dǎo)導(dǎo)電機(jī)理：離子電導(dǎo)導(dǎo)電機(jī)理： 離子晶體中空位的遷移。涉及離子運(yùn)動離子晶體中空位的遷移。涉及離子運(yùn)動本征電導(dǎo)：本征電導(dǎo)：晶體點(diǎn)陣中基本離子的運(yùn)動產(chǎn)生電導(dǎo)。晶體點(diǎn)陣中基本離子的運(yùn)動產(chǎn)生電導(dǎo)。雜質(zhì)電導(dǎo)：雜質(zhì)電導(dǎo)：結(jié)合力弱的離子運(yùn)動造成，主要是雜質(zhì)離子。結(jié)合力弱的離子運(yùn)動造成，主要是雜質(zhì)離子。離子移位產(chǎn)生電流離子移位產(chǎn)生電流晶體的離子電導(dǎo)可以分為兩類晶體的

12、離子電導(dǎo)可以分為兩類玻璃的導(dǎo)電機(jī)理：玻璃的導(dǎo)電機(jī)理：原因：堿金屬離子在結(jié)構(gòu)中的可動性原因：堿金屬離子在結(jié)構(gòu)中的可動性( (在空位之間跳躍在空位之間跳躍) )所導(dǎo)致的。所導(dǎo)致的。 (a)堿金屬含量不大時(shí)，堿金屬含量不大時(shí)，與堿金屬含量呈直線關(guān)系，堿與堿金屬含量呈直線關(guān)系，堿金屬只增加離子數(shù)目；但堿金屬含量超過一定限度時(shí)，金屬只增加離子數(shù)目；但堿金屬含量超過一定限度時(shí)，與堿金屬含量呈指數(shù)關(guān)系，這是因?yàn)閴A金屬含量的增加破與堿金屬含量呈指數(shù)關(guān)系，這是因?yàn)閴A金屬含量的增加破壞了玻璃的網(wǎng)絡(luò)，而使玻璃結(jié)構(gòu)更加松散，因而活化能降壞了玻璃的網(wǎng)絡(luò)，而使玻璃結(jié)構(gòu)更加松散，因而活化能降低，低， 導(dǎo)電率指數(shù)式上升。導(dǎo)電

13、率指數(shù)式上升。 玻璃的組成對玻璃的電阻影響很大玻璃的組成對玻璃的電阻影響很大 (b) (b) 雙堿效應(yīng)雙堿效應(yīng) 應(yīng)用條件：當(dāng)堿金屬離子總濃應(yīng)用條件：當(dāng)堿金屬離子總濃度較大時(shí)（占玻璃度較大時(shí)（占玻璃25-30%25-30%），），在堿金屬離子總濃度相同情況在堿金屬離子總濃度相同情況下，含兩種堿比含一種堿的電下，含兩種堿比含一種堿的電導(dǎo)率要小，比例恰當(dāng)時(shí)，可降導(dǎo)率要小，比例恰當(dāng)時(shí)，可降到最低到最低( (降低降低4 45 5個(gè)數(shù)量級個(gè)數(shù)量級) )。 (3) (3)壓堿效應(yīng)壓堿效應(yīng) 含堿玻璃中加入二價(jià)金屬氧化物，尤含堿玻璃中加入二價(jià)金屬氧化物，尤其是重金屬氧化物，可使玻璃電導(dǎo)率其是重金屬氧化物，可使玻

14、璃電導(dǎo)率降低，這是因?yàn)槎r(jià)離子與玻璃體中降低，這是因?yàn)槎r(jià)離子與玻璃體中氧離子結(jié)合比較牢固，能嵌入玻璃網(wǎng)氧離子結(jié)合比較牢固，能嵌入玻璃網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，以致堵住了離子的遷移通道，絡(luò)結(jié)構(gòu)，以致堵住了離子的遷移通道，使堿金屬離子移動困難，使堿金屬離子移動困難， 從而減小了從而減小了玻璃的電導(dǎo)率。也可這樣理解，二價(jià)玻璃的電導(dǎo)率。也可這樣理解，二價(jià)金屬離子的加入，加強(qiáng)玻璃的網(wǎng)絡(luò)形金屬離子的加入，加強(qiáng)玻璃的網(wǎng)絡(luò)形成，從而降低了堿金屬離子的遷移能成，從而降低了堿金屬離子的遷移能力。力。 Kamerlingh Onnes4.2K附近，水銀的電阻突然下降到無法附近，水銀的電阻突然下降到無法測量的程度或者說電阻為零測量

15、的程度或者說電阻為零超導(dǎo)電性超導(dǎo)電性 - -在一定的低溫條件下材料突然失去電阻的現(xiàn)象。在一定的低溫條件下材料突然失去電阻的現(xiàn)象。 -材料由正常狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢?dǎo)狀態(tài)的溫度稱為臨界溫度，材料由正常狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢?dǎo)狀態(tài)的溫度稱為臨界溫度，并以并以TcTc表示。表示。4.4.1 4.4.1 超導(dǎo)電性的微觀機(jī)理超導(dǎo)電性的微觀機(jī)理 載流子：庫柏電子對載流子：庫柏電子對(BCS)(BCS) 電子電子聲子相互作用所產(chǎn)生電子對。聲子相互作用所產(chǎn)生電子對。 雜質(zhì)原子和缺陷對電子對不能進(jìn)行有效的散射雜質(zhì)原子和缺陷對電子對不能進(jìn)行有效的散射 4.4.2 兩個(gè)基本特性兩個(gè)基本特性：完全導(dǎo)電性：完全導(dǎo)電性： 把超導(dǎo)體做成圓環(huán)

16、，放把超導(dǎo)體做成圓環(huán)，放在磁場中，冷卻到小于在磁場中，冷卻到小于TcTc，把外磁場突然去掉，則通過把外磁場突然去掉，則通過磁感應(yīng)作用，沿著圓環(huán)將產(chǎn)磁感應(yīng)作用，沿著圓環(huán)將產(chǎn)生感生電流。生感生電流。 由于圓環(huán)的電阻為零，由于圓環(huán)的電阻為零，感生電流將永不衰竭，稱為感生電流將永不衰竭，稱為永久電流。永久電流。 環(huán)內(nèi)感應(yīng)電流使環(huán)內(nèi)的環(huán)內(nèi)感應(yīng)電流使環(huán)內(nèi)的磁通保持不變，稱為凍結(jié)磁磁通保持不變，稱為凍結(jié)磁通通。完全抗磁性：完全抗磁性： 處于超導(dǎo)狀態(tài)的金屬，處于超導(dǎo)狀態(tài)的金屬，內(nèi)部磁感應(yīng)強(qiáng)度內(nèi)部磁感應(yīng)強(qiáng)度B始終為零。始終為零。 不僅外加磁場不能進(jìn)入不僅外加磁場不能進(jìn)入超導(dǎo)體內(nèi)部，原來處于磁場超導(dǎo)體內(nèi)部，原來處

17、于磁場中的正常態(tài)樣品，當(dāng)溫度下中的正常態(tài)樣品，當(dāng)溫度下降使其變成超導(dǎo)體時(shí)，也會降使其變成超導(dǎo)體時(shí)，也會把原來在體內(nèi)的磁場完全排把原來在體內(nèi)的磁場完全排除出去。完全抗磁性通常稱除出去。完全抗磁性通常稱為邁斯納效應(yīng)為邁斯納效應(yīng)(Meissner)。三、超導(dǎo)電性三、超導(dǎo)電性超導(dǎo)態(tài)的三個(gè)性能參數(shù)超導(dǎo)態(tài)的三個(gè)性能參數(shù) 溫度（TC）超導(dǎo)體必須冷卻至某一臨界溫度以下才能保持其超導(dǎo)性。臨界電流密度（JC）通過超導(dǎo)體的電流密度必須小于某一臨界電流密度才能保持超導(dǎo)體的超導(dǎo)性。臨界磁場（HC）施加給超導(dǎo)體的磁場必須小于某一臨界磁場才能保持超導(dǎo)體的超導(dǎo)性。以上三個(gè)參數(shù)彼此關(guān)聯(lián)，其相互關(guān)系如右圖所示。 導(dǎo)電的前提：在外

18、界能量導(dǎo)電的前提：在外界能量( (如熱、輻射如熱、輻射) )、價(jià)帶中、價(jià)帶中的電子獲得能量躍遷到導(dǎo)帶中去；的電子獲得能量躍遷到導(dǎo)帶中去； 導(dǎo)電機(jī)制：電子與空穴。導(dǎo)電機(jī)制：電子與空穴。 本征半導(dǎo)體：本征半導(dǎo)體：純凈的無結(jié)構(gòu)缺陷的半導(dǎo)體單晶。純凈的無結(jié)構(gòu)缺陷的半導(dǎo)體單晶。 本征電導(dǎo)：本征電導(dǎo)：載流子由半導(dǎo)體晶格本身提供，是由熱激載流子由半導(dǎo)體晶格本身提供，是由熱激發(fā)產(chǎn)生的，其濃度與溫度呈指數(shù)關(guān)系。發(fā)產(chǎn)生的，其濃度與溫度呈指數(shù)關(guān)系。 導(dǎo)帶中的電子導(dǎo)電和價(jià)帶中的空穴導(dǎo)電同時(shí)存在，載導(dǎo)帶中的電子導(dǎo)電和價(jià)帶中的空穴導(dǎo)電同時(shí)存在，載流子電子和空穴的濃度是相等的。流子電子和空穴的濃度是相等的。 本征半導(dǎo)體的導(dǎo)

19、電機(jī)理本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理+4+4+4+4在其它力的作用下，在其它力的作用下，空穴吸引附近的電子空穴吸引附近的電子來填補(bǔ)，這樣的結(jié)果來填補(bǔ)，這樣的結(jié)果相當(dāng)于空穴的遷移，相當(dāng)于空穴的遷移，而空穴的遷移相當(dāng)于而空穴的遷移相當(dāng)于正電荷的移動，因此正電荷的移動，因此可以認(rèn)為空穴是載流可以認(rèn)為空穴是載流子。子。本征半導(dǎo)體中存在數(shù)量相等的兩種載流子，即本征半導(dǎo)體中存在數(shù)量相等的兩種載流子，即自由電子自由電子和和空穴空穴。 1. n 1. n型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體 雜質(zhì)對半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能影響很雜質(zhì)對半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能影響很大，例如，單晶硅中摻大，例如，單晶硅中摻(1/10(1/10萬萬) )硼，導(dǎo)電能力將增大硼，導(dǎo)

20、電能力將增大10001000倍。雜倍。雜質(zhì)半導(dǎo)體可分為質(zhì)半導(dǎo)體可分為n n型型( (可提供電子可提供電子) )和和p p型型( (會吸收電子，造成空穴會吸收電子，造成空穴) )。在四價(jià)的在四價(jià)的SiSi單晶中摻入五價(jià)的雜質(zhì)砷，一個(gè)砷原子外層有五單晶中摻入五價(jià)的雜質(zhì)砷，一個(gè)砷原子外層有五個(gè)電子，取代一個(gè)硅原子后，其中四個(gè)同相鄰的四個(gè)硅原子個(gè)電子，取代一個(gè)硅原子后，其中四個(gè)同相鄰的四個(gè)硅原子形成共價(jià)鍵，還多出一個(gè)電子，它離導(dǎo)帶很近，只差形成共價(jià)鍵，還多出一個(gè)電子，它離導(dǎo)帶很近，只差E E1 1 = = 0.05eV0.05eV，為硅禁帶寬度的，為硅禁帶寬度的5%5%，很容易激發(fā)到導(dǎo)帶中去。這種，很

21、容易激發(fā)到導(dǎo)帶中去。這種“多余多余”電子的雜質(zhì)能級稱為施主能級，電子的雜質(zhì)能級稱為施主能級，n n型半導(dǎo)體。型半導(dǎo)體。多余多余電子電子磷原子磷原子n型半導(dǎo)體中型半導(dǎo)體中的載流子是什的載流子是什么？么？1 1、由施主原子提供的電子，濃度與施主原子相同。、由施主原子提供的電子，濃度與施主原子相同。2 2、本征半導(dǎo)體中成對產(chǎn)生的電子和空穴。、本征半導(dǎo)體中成對產(chǎn)生的電子和空穴。摻雜濃度遠(yuǎn)大于本征半導(dǎo)體中載流子濃度，所以，自摻雜濃度遠(yuǎn)大于本征半導(dǎo)體中載流子濃度，所以，自由電子濃度遠(yuǎn)大于空穴濃度。自由電子稱為由電子濃度遠(yuǎn)大于空穴濃度。自由電子稱為多數(shù)載流多數(shù)載流子子（多子多子），空穴稱為），空穴稱為少數(shù)載

22、流子少數(shù)載流子（少子少子）。）。+4+4+5+4 2 p型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體 若在若在SiSi中摻入第三族元素中摻入第三族元素( (如如B)B)，因其外層只有三個(gè)價(jià)電，因其外層只有三個(gè)價(jià)電子，子， 這樣它和硅形成共價(jià)鍵這樣它和硅形成共價(jià)鍵就少了一個(gè)電子就少了一個(gè)電子( (出現(xiàn)了一個(gè)出現(xiàn)了一個(gè)空穴能級空穴能級) )此能級距價(jià)帶很近，此能級距價(jià)帶很近，只差只差E E1 1 = 0.045eV = 0.045eV，價(jià)帶中的，價(jià)帶中的電子激發(fā)到此能級上比越過電子激發(fā)到此能級上比越過整個(gè)禁帶容易整個(gè)禁帶容易(1.1eV)(1.1eV)。這種。這種雜質(zhì)能級稱為受主能級，雜質(zhì)能級稱為受主能級，P P型型半導(dǎo)體。半導(dǎo)體。IIII、p 型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體在硅或鍺晶體中摻入少量的三價(jià)元素，如硼在硅或鍺晶體中摻入少量的三價(jià)元素，如硼（或銦），晶體點(diǎn)陣中的某些半導(dǎo)體原子被雜質(zhì)（或銦），晶體點(diǎn)陣中的某些半導(dǎo)體原子被雜質(zhì)取代，硼原子的最外層有三個(gè)價(jià)電子，與相鄰的取代，硼原子的最外層有三個(gè)價(jià)電子，與相鄰的半導(dǎo)體原子形成共價(jià)鍵時(shí)，半導(dǎo)體原子形成共價(jià)鍵時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)空穴。這個(gè)空穴產(chǎn)生一個(gè)空穴。這個(gè)空穴可能吸引束縛電子來填補(bǔ)，可能吸引束縛電子來填補(bǔ)，使得硼原子成為不能移動使得硼原子成為不能移動