2022-2023学年高二物理竞赛课件：半导体

半导体 本征半导体是指纯净的半导体。 本征半导体的导电性能在导体与绝缘体之间。 电子导电：导带中的电子在外磁场中的定向运动。 空穴导电：满带中存在空穴的情况下，电子在满 带内的迁移，相当于空穴沿相反方向运动。空穴 相当于带正电的粒子。 满带上的一个电子跃迁到导带后,满带中出现一个空位，称为空穴。 一、电子和空穴 半导体 上页 下页 返回 退出 上页 下页 返回 退出 绝缘体 绝缘体与半导体的击穿 当外电场非常强时，绝缘体与半导体的共有化电子还是能越过禁带跃迁到上面的空带中。通常称为半导体与绝缘体被击穿。 半导体 导体 上页 下页 返回 退出 上页 下页 返回 退出 GaAs的扫描隧道显微镜图象 上页 下页 返回 退出 上页 下页 返回 退出 空带 满带 满带上带正电的 空穴向下跃迁也能 形成电流，这称为空穴导电。 Eg 在外电场作用下， 空穴下面能级上的电 子可以跃迁到空穴上 来，这相当于空穴向 下跃迁。 上页 下页 返回 退出 上页 下页 返回 退出 n型半导体 四价的本征半导体 Si、Ge等，掺入少量 五价的杂质元素（如P、As等）形成电子型半 导体,称n型半导体。 量子力学表明，这种掺杂后多余的电子的能 级在禁带中紧靠空带处, ED～10-2eV，极易形 成电子导电。 该能级称为施主能级。 上页 下页 返回 退出 上页 下页 返回 退出 n 型半导体 在n型半导体中 空 带 满 带 施主能级 ED Eg Si Si Si Si Si Si Si P 空穴……少数载流子 电子……多数载流子 上页 下页 返回 退出 上页 下页 返回 退出 p型半导体 四价的本征半导体Si、Ge等，掺入少量三价的杂质元素(如B、Ga、In等)形成空穴型半导体，称p型半导体。 量子力学表明，这种掺杂后多余的空穴的能级在禁带中紧靠满带处，ED～10-2eV,极易产生空穴导电。 该能级称受主能级。 上页 下页 返回 退出 上页 下页 返回 退出 空 带 Ea 满 带 受主能级 p型半导体 Eg 在p型半导体中 电子……少数载流子 空穴……多数载流子 Si Si Si Si Si Si Si B + 上页 下页 返回 退出 上页 下页 返回 退出 电阻与温度的关系 导体的电阻率随 温度的升高而增大。 金属 半导体的电阻率随温度的升高而急剧地下降。 由于半导体中的电子吸收能量后，受激跃迁到导带的数目增多。 利用半导体的这种 性质可以制成热敏电阻。 半导体 上页 下页 返回 退出 上页 下页 返回 退出 半导体在光照射下，电子吸收能量后，向导带跃迁。导电能力会增大，这种现象又称为内光电效应。 利用半导体的光电导现象可以制成光敏电阻。 上页 下页 返回 退出 上页 下页 返回 退出 p n p n P-n结 P-n结的能带情况 上页 下页 返回 退出 上页 下页 返回 退出 $