2022-2023學(xué)年高二物理競賽課件：半導(dǎo)體中電子的運(yùn)動(dòng)-有效質(zhì)量 1

本征激發(fā)本征激發(fā)

當(dāng)溫度一定時(shí)，價(jià)帶電子受到激發(fā)而成為導(dǎo)

帶電子的過程。激發(fā)后：空的量子態(tài)（空穴）價(jià)帶電子激發(fā)前：導(dǎo)帶電子

將價(jià)帶電子的導(dǎo)電作用等效為帶正電荷的準(zhǔn)粒子的導(dǎo)電作用。空穴的主要特征：

A、荷正電：+q；B、空穴濃度表示為p（電子濃度表示為n）；C、EP=-EnD、mP*=-mn*導(dǎo)帶導(dǎo)帶半滿帶禁帶價(jià)帶禁帶價(jià)帶滿帶絕緣體、半導(dǎo)體和導(dǎo)體的能帶示意圖絕緣體半導(dǎo)體導(dǎo)體常溫下：

Si：Eg=1.12eV

Ge:Eg=0.67eV

GaAs:Eg=1.43eV因此，在半導(dǎo)體中存在兩種載流子：

（1）電子；（2）空穴；

而在本征半導(dǎo)體中，n=p?？昭ㄅc導(dǎo)電電子AlN晶體的能帶特點(diǎn)對纖鋅礦結(jié)構(gòu)

直接帶隙導(dǎo)帶極小值與價(jià)帶極大值在

點(diǎn)對閃鋅礦結(jié)構(gòu)

間接帶隙

導(dǎo)帶極小值在X點(diǎn)，價(jià)帶極大值在

點(diǎn)第一章小結(jié)●在完整的半導(dǎo)體中，電子的能譜是一些密集的能級組成的帶（能帶），能帶與能帶之間被禁帶隔開。在每個(gè)能帶中，電子的能量E可表示成波矢的函數(shù)E(k)。在絕對零度時(shí)，完全被電子充滿的最高能帶，稱為價(jià)帶，能量最低的空帶稱為導(dǎo)帶?！裼行з|(zhì)量的概念及物理意義。●兩種載流子的比較價(jià)帶附近的空狀態(tài)，稱為空穴?？梢园阉闯墒且粋€(gè)攜帶電荷（+q)、以與空狀態(tài)相對應(yīng)的電子速度運(yùn)動(dòng)的粒子。空穴具有正的有效質(zhì)量?！裰苯訋栋雽?dǎo)體和間接帶隙半導(dǎo)體右圖為能量曲線E(k)的形狀，試回答：（1）在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個(gè)帶中，哪一個(gè)帶的電子有效質(zhì)量數(shù)值最?。浚?）在考慮Ⅰ、Ⅱ兩個(gè)帶充滿電子，而第Ⅲ個(gè)帶全空的情況，如果少量電子進(jìn)入第Ⅲ個(gè)帶，在Ⅱ帶中產(chǎn)生同樣數(shù)目的空穴，那么Ⅱ帶中的空穴有效質(zhì)量同Ⅲ帶中的電子有效質(zhì)量相比，是一樣、還是大或?。竣瘼颌?π/aπ/aP13圖1-10(c)第一章習(xí)題半導(dǎo)體中的電子狀態(tài)1、什么叫本征激發(fā)？溫度越高，本征激發(fā)的載流子越多，為什么？試定性說明之。2、試定性說明Ge、Si的禁帶寬度具有負(fù)溫度系數(shù)的原因。3、試指出空穴的主要特征。

4、簡述Ge、Si和GaAS的能帶結(jié)構(gòu)的主要特征。

5、某一維晶體的電子能帶為其中