康华光模电课件2.ppt

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(优选)康华光模电第章课件
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根据物体导电能力(电阻率)的不同,来划分导体、绝缘体和半导体。
典型的半导体有硅Si和锗Ge以及***化镓GaAs等。
导体—外层电子数:少于4个(易激发成为自由电子)
绝缘体—外层电子数:8个,处于稳定状态
半导体—外层电子数:4个
半导体的导电能力介于导体和绝缘体之间。
特点:在受光、热刺激或掺杂时导电能力显著改变。
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硅和锗是四价元素,在原子最外层轨道上的四个电子称为价电子。它们分别与周围的四个原子的价电子形成共价键。共价键中的价电子为这些原子所共有,并为它们所束缚,在空间形成排列有序的晶体。这种结构的立体和平面示意图如下。
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硅和锗的原子结构简化模型及晶体结构
外层电子形成8个价电子的稳定状态,导电性能很差。
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、空穴及其导电作用
本征半导体——化学成分纯净的半导体。%,常称为“九个9”。它在物理结构上呈单晶体形态。
当半导体处于热力学温度0K时,半导体中没有自由电子。完全不导电。当温度升高或受到光的照射时,价电子能量增高,有的价电子可以挣脱原子核的束缚,而参与导电,成为自由电子。这一现象称为本征激发(也称热激发)。
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、空穴及其导电作用
由于随机热振动致使共价键被打破而产生空穴-电子对
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1、电子-空穴对
自由电子产生的同时,在其原来的共价键中就出现了一个空位,原子的电中性被破坏,呈现出正电性,其正电量与电子的负电量相等,人们常称呈现正电性的这个空位为空穴。
可见因热激发而出现的自由电子和空穴是同时成对出现的,称为电子空穴对。游离的部分自由电子也可能回到空穴中去,称为复合。本征激发和复合在一定温度下会达到动态平衡。
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由于随机热振动致使共价键被打破而产生空穴-电子对
空穴——共价键中的空位。
电子空穴对——由热激发而成对出现的自由电子和空穴。
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2、导电的实质
空穴的移动——空穴的运动是靠相邻共价键中的价电子依次
填充空穴来实现的。
在外电场或其他能源作用下,自由电子填补空穴的运动,产生电流。
所以,半导体材料导电的重要条件是必需出现电子—空穴对。
3、导电的特点
两种载流子参与导电,自由电子数(n)=空穴数(p)
外电场作用下产生电流,电流大小与载流子数目有关
导电能力随温度增加显著增加
本征激发动画
电子空穴运动动画
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