無機材料物理性能7-2

1、12022年年4月月30日日2iien34l對理想晶體：因為無運動阻力，電子遷移率可近似認為無限大。l對實際晶體：既有晶格熱振動，又有缺陷，電子運動受阻，遷移率變小。5v經(jīng)典自由電子模型經(jīng)典自由電子模型221atS emeEa/eemeEmeEattattSv221 21221eemeEv 6v量子力學理論量子力學理論22220dkEdh4eEa12222*dkEd4hm*mem*電子的有效質(zhì)量電子的有效質(zhì)量7vm*電子的有效質(zhì)量電子的有效質(zhì)量emm emm m* 89散射的兩個原因散射的兩個原因1、晶格散射、晶格散射晶格振動引起的散射叫做晶格散射；溫度越高，晶格振動引起的散射叫做晶格散射；溫

2、度越高，晶格振動越強對載流子的晶格散射也將增強，遷移晶格振動越強對載流子的晶格散射也將增強，遷移率降低。率降低。2、電離雜質(zhì)散射、電離雜質(zhì)散射電離雜質(zhì)散射電離雜質(zhì)散射 的影響與摻雜濃度有關，摻雜琥的影響與摻雜濃度有關，摻雜琥多，載流子和電離雜質(zhì)相遇而被散射多，載流子和電離雜質(zhì)相遇而被散射 的機會也就越多。的機會也就越多。溫度越高，散射作用越弱。高摻雜時，溫度越高，遷溫度越高，散射作用越弱。高摻雜時，溫度越高，遷移率越小移率越小。10根據(jù)能帶理論，只有根據(jù)能帶理論，只有導帶中的電子導帶中的電子或或價帶價帶頂?shù)目昭數(shù)目昭ú拍軈⑴c導電。才能參與導電。金屬、半導體和絕緣體的能帶結(jié)構(gòu)金屬、半導體和絕緣

3、體的能帶結(jié)構(gòu)11半導體和絕緣體的能帶結(jié)構(gòu)半導體和絕緣體的能帶結(jié)構(gòu)12本征半導體的能帶結(jié)構(gòu)本征半導體的能帶結(jié)構(gòu)13載流子只由半導體晶格本射提供，是由載流子只由半導體晶格本射提供，是由熱激發(fā)產(chǎn)生的，其濃度與溫度呈指數(shù)關系。熱激發(fā)產(chǎn)生的，其濃度與溫度呈指數(shù)關系?？諑е械碾娮訉щ姾蛢r帶中的空穴導電同空帶中的電子導電和價帶中的空穴導電同時存在，載流子電子和空穴和濃度是相等的。時存在，載流子電子和空穴和濃度是相等的。本征電導本征電導本征半導體本征半導體14 kTEEexpkTEEexp11EFffe 21c232*e22cEEhm821EG15 kTEEhfe111EFkTEEfe11kTEEfekTEE

4、mmhkTnnvchehe2exp2243232kT2EexpNg16EfEcEDEvEfEvEcEAn型半導體型半導體p型半導體型半導體n型與型與p型半導體能帶結(jié)構(gòu)型半導體能帶結(jié)構(gòu)17雜質(zhì)對半導體的導電性能影響很大雜質(zhì)對半導體的導電性能影響很大 雜質(zhì)半導體可分為雜質(zhì)半導體可分為n n型型( (可提供電子可提供電子) )和和p p型型( (吸收電子，造成空穴吸收電子，造成空穴) )。摻入施主雜質(zhì)的半導體稱為摻入施主雜質(zhì)的半導體稱為n n半導體，摻入半導體，摻入受主雜質(zhì)的半導體稱為受主雜質(zhì)的半導體稱為p p半導體。半導體。18n n型半導體中型半導體中：kTEENNnDCDCe2exp21DCD

5、CfNNkTEEEln212119p p型半導體中型半導體中：kTEENNnVAAVh2exp21kTENNiAV2exp21VAAVfNNkTEEEln212120本征電導率：本征電導率：n n型半導體電導率：型半導體電導率：ekTENenenheghhee2expekTENNekTENeiDCheg2exp2exp2121 第一項與雜質(zhì)濃度無關。第二項與施主雜質(zhì)濃度 有關，因為 ，故在低溫時，上式第二項起主要作用；高溫時雜質(zhì)能級上的有關電子已全部離解激發(fā)，溫度繼續(xù)升高時，電導率增加是屬于本征電導性（即第一項起主要作用）。本征半導體或高溫時的雜質(zhì)半導體的電導率與溫度的關系可簡寫為：DNigE

6、E kTEg2expekTENNeNeeiAVhekTEg2exp212 型半導體：p22本征半導體和高溫時的雜質(zhì)半導體的電導率本征半導體和高溫時的雜質(zhì)半導體的電導率與溫度的關系為：與溫度的關系為：kTEg2/exp023電阻率與溫度的關系：電阻率與溫度的關系：kTEkTEgg2lnln2/exp0024實際晶體的導電機構(gòu)與溫度關系如下：實際晶體的導電機構(gòu)與溫度關系如下：( (a)a)中表示在該溫度區(qū)間具有始終如一的電子躍遷機構(gòu)；中表示在該溫度區(qū)間具有始終如一的電子躍遷機構(gòu)； ( (b)b)中表示在低溫區(qū)以雜質(zhì)電導為主，高溫區(qū)以本征電導為主；中表示在低溫區(qū)以雜質(zhì)電導為主，高溫區(qū)以本征電導為主； ( (c)c)中表示在同一晶體中同時存在兩種雜質(zhì)時的電導特性。中表示在同一晶體中同時存在兩種雜質(zhì)時的電導特性。25 滿帶：充滿電子的較低能量能帶。 導帶：未充滿電子的較高能量能帶，可以起導電作用。 價帶：價電子所處能帶。 禁帶（帶隙）：能帶之間的間隙，電子不能停留。 費米能級：電子存在幾率為1/2的能級；或理解為，0K時電子所占據(jù)的最高能級。26 1、本征半