能帶和能帶理論
發(fā)布時間:2013/2/22 19:34:39 訪問次數(shù):948
到目前為止，我們已經(jīng)定CAT5113L10性地說明了導(dǎo)體、絕緣體、半導(dǎo)體、本征半導(dǎo)體、雜質(zhì)半導(dǎo)體、n型硅、p型硅等。大家應(yīng)該對這些概念有了一定程度的掌握，但是為了進一步正確地、定量地理解半導(dǎo)體的工作原理，就需要我們用到在量子力學(xué)中使用的描述晶體中電子狀態(tài)的能帶理論。能帶理論的詳細描述不在本書的范圍內(nèi)，因此在這里僅介紹一些要點。
例如，作為不含雜質(zhì)的本征半導(dǎo)體，“單晶硅”中電子的能量狀態(tài)如 所示，這些電子處于被稱為導(dǎo)帶及價帶的能量區(qū)域，這兩個能帶之間電子不能存在的能量區(qū)域被稱為禁帶。硅的禁帶寬度是l.leV（電子伏特）。作為本征半導(dǎo)體的單晶硅，在室溫條件下，價帶被束縛電子填滿，而由于導(dǎo)帶中幾乎沒有電子，因此不存在能夠
自由移動的電子。此時單晶硅的電阻率很大，基本上沒有電流通過。
但是在高溫條件下單晶硅價帶的束縛電子得到足夠的能量后，越過禁帶躍遷到導(dǎo)帶，成為自由電子，而且在價帶中形成電子的空位，成為空穴。這些自由電子和空穴能在單晶硅中自由移動，此時單晶硅的電阻率減小，電流變得容易流動。
中表示了物質(zhì)能帶的差異。從圖中可以看出，導(dǎo)體中不存在禁帶，另外，絕緣體中禁帶的范圍很大（通常在3.5eV以上）．半導(dǎo)體的值在這兩者之間。
例如，作為不含雜質(zhì)的本征半導(dǎo)體，“單晶硅”中電子的能量狀態(tài)如 所示，這些電子處于被稱為導(dǎo)帶及價帶的能量區(qū)域，這兩個能帶之間電子不能存在的能量區(qū)域被稱為禁帶。硅的禁帶寬度是l.leV（電子伏特）。作為本征半導(dǎo)體的單晶硅，在室溫條件下，價帶被束縛電子填滿，而由于導(dǎo)帶中幾乎沒有電子，因此不存在能夠
自由移動的電子。此時單晶硅的電阻率很大，基本上沒有電流通過。
但是在高溫條件下單晶硅價帶的束縛電子得到足夠的能量后，越過禁帶躍遷到導(dǎo)帶，成為自由電子，而且在價帶中形成電子的空位，成為空穴。這些自由電子和空穴能在單晶硅中自由移動，此時單晶硅的電阻率減小，電流變得容易流動。
中表示了物質(zhì)能帶的差異。從圖中可以看出，導(dǎo)體中不存在禁帶，另外，絕緣體中禁帶的范圍很大（通常在3.5eV以上）．半導(dǎo)體的值在這兩者之間。
到目前為止，我們已經(jīng)定CAT5113L10性地說明了導(dǎo)體、絕緣體、半導(dǎo)體、本征半導(dǎo)體、雜質(zhì)半導(dǎo)體、n型硅、p型硅等。大家應(yīng)該對這些概念有了一定程度的掌握，但是為了進一步正確地、定量地理解半導(dǎo)體的工作原理，就需要我們用到在量子力學(xué)中使用的描述晶體中電子狀態(tài)的能帶理論。能帶理論的詳細描述不在本書的范圍內(nèi)，因此在這里僅介紹一些要點。
例如，作為不含雜質(zhì)的本征半導(dǎo)體，“單晶硅”中電子的能量狀態(tài)如 所示，這些電子處于被稱為導(dǎo)帶及價帶的能量區(qū)域，這兩個能帶之間電子不能存在的能量區(qū)域被稱為禁帶。硅的禁帶寬度是l.leV（電子伏特）。作為本征半導(dǎo)體的單晶硅，在室溫條件下，價帶被束縛電子填滿，而由于導(dǎo)帶中幾乎沒有電子，因此不存在能夠
自由移動的電子。此時單晶硅的電阻率很大，基本上沒有電流通過。
但是在高溫條件下單晶硅價帶的束縛電子得到足夠的能量后，越過禁帶躍遷到導(dǎo)帶，成為自由電子，而且在價帶中形成電子的空位，成為空穴。這些自由電子和空穴能在單晶硅中自由移動，此時單晶硅的電阻率減小，電流變得容易流動。
中表示了物質(zhì)能帶的差異。從圖中可以看出，導(dǎo)體中不存在禁帶，另外，絕緣體中禁帶的范圍很大（通常在3.5eV以上）．半導(dǎo)體的值在這兩者之間。
例如，作為不含雜質(zhì)的本征半導(dǎo)體，“單晶硅”中電子的能量狀態(tài)如 所示，這些電子處于被稱為導(dǎo)帶及價帶的能量區(qū)域，這兩個能帶之間電子不能存在的能量區(qū)域被稱為禁帶。硅的禁帶寬度是l.leV（電子伏特）。作為本征半導(dǎo)體的單晶硅，在室溫條件下，價帶被束縛電子填滿，而由于導(dǎo)帶中幾乎沒有電子，因此不存在能夠
自由移動的電子。此時單晶硅的電阻率很大，基本上沒有電流通過。
但是在高溫條件下單晶硅價帶的束縛電子得到足夠的能量后，越過禁帶躍遷到導(dǎo)帶，成為自由電子，而且在價帶中形成電子的空位，成為空穴。這些自由電子和空穴能在單晶硅中自由移動，此時單晶硅的電阻率減小，電流變得容易流動。
中表示了物質(zhì)能帶的差異。從圖中可以看出，導(dǎo)體中不存在禁帶，另外，絕緣體中禁帶的范圍很大（通常在3.5eV以上）．半導(dǎo)體的值在這兩者之間。
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