1、安徽師范大學化學與材料科學學院安徽師范大學化學與材料科學學院College of Chemistry and Materials Science 主講：主講： 材料化學教研室材料化學教研室 劉守華劉守華,件制作：劉守華課件制作：劉守華顧名思義：n導電性介于導體和絕緣體之間的材料。n典型電阻率范圍：10-41010歐姆厘米。什么又是導體？什么又是絕緣體？n能級分裂 能帶n隨原子逐漸靠近，能級從外向內逐級分裂，靠的越進，分裂的越厲害；n當N個原子形成晶體后，每個簡并能級都分裂成N個相距很近的準連續能級，組成一個能帶；n分裂后的每一個能帶都稱為允帶，允帶之間因沒有能級稱為禁

2、帶。n有被電子部分占滿的能帶導帶n滿帶中的電子不具備導電能力，通常原子中的內層都是被電子占滿的滿帶，因而內層電子對導電沒有貢獻。導體半導體絕緣體n金屬中有不完全被電子占據的能帶，所以是良導體；n若僅有滿帶和相鄰的空帶，則要看禁帶寬度：Eg3ev，絕緣體EgEcEvEghnp復合(釋放能量)產生(吸收能量)共價鍵n將其看作可逆反應，HEgn室溫時，電子和空穴的濃度就是該可逆反應到達平衡后的平衡濃度EgEcEvEgh沒有雜質和缺陷n載流子及其濃度：iinpnpEgEcEvEghiinpnp電子濃度 空穴濃度固有電子濃度 固有空穴濃度常見半導體在室溫的固有電子濃度和Eg2.410130.671.45

3、10101.121.791061.42n以硒為例， ni=1.451010 ，到底有多大？典型本征半導體：典型本征半導體：硒n鍵型和結構共價鍵n金剛石結構 a (T=300K)5.43硒之原子密度(cm-3)1+3+4 8223383884.99 10(5.43 10)cmacm10-3103223121.45 10 cm1.45 10 cm4.99 103.44 10iinncm1原子密度雜質能級雜質能級n同一溫度下，同一基質的半導體(不管n、p還是本征)，當反應達平衡時，恒有：復合(釋放能量)產生(吸收能量)共價鍵2.iiin pn pCnmass-action law)n以五價的元素(A

4、s)少量取代四價的原子(Si) 雜質是電子的給予者，故稱施主(donor)n施主能級位于：導帶底nEDEg，最易發生的激發為：施主能級到導帶的激發，形成導電電子，常溫下，施主全部電離。n由于室溫下，施主全部電離，導帶中的電子濃度大量增加，價帶中的空穴就很容易遇到電子而復合，使p大量減少；n電導率主要由電子貢獻，故又稱此種半導體為n型半導體型半導體、電子型半導體或施主型半導體。n電子為多數載流子，又稱多子(majority carrier) ； 空穴則稱少數載流子，又稱少子(minority carrier)。注：載流子濃度約等于多子濃度，且等于摻雜濃度，少子濃度可忽略不計。n以三價的元素(B)

5、少量取代四價的原子(Si)，雜質是電子的接受者，故稱受主(acceptor)n受主能級位于：價帶頂nEAEg，最易發生的激發為： 價帶到受主能級的激發，并在價帶中形成空穴，常溫下受主全部“借”電子飽和成鍵。n由于價帶中的空穴濃度大量增加，導帶中的電子就很容易遇到空穴而復合，使n大量減少；n電導率主要由空穴貢獻，故又稱此種半導體為P型半導體型半導體、空穴型半導體或受主型半導體。n空穴為多數載流子，又稱多子(majority carrier) ；電子則稱少數載流子，又稱少子(minority carrier)。注：載流子濃度約等于多子濃度，且等于摻雜濃度，少子濃度可忽略不計。iinp且和溫度相關摻

6、雜濃度較本征載流子濃度高106) 66.10 ;.10iinnpn摻雜濃度較本征載流子濃度高106) 66.10 ;.10iinnpn n在硒晶片中，均勻摻雜濃度為1016 cm-3的As，計算：a)摻雜原子和硒原子的比例是多少？b)在室溫時，電子和空穴的濃度各為多少？c)載流子濃度和未摻雜的硒的載流子濃度之比是多少？摻雜原子和硒原子的比例是多少？n已知：As原子密度1016 cm-3n硒原子密度4.99.1022cm-3(見上個計算示例)16722102 10 ()4.99 10As摩爾濃度硒在室溫時，電子和空穴的濃度各為多少？3ncm16摻雜濃度10243163.(2.1 1010in pnpcmcm10-3 210-3 21.45 10 cm )1.45 10 cm )可見，多子和少子相差12個數