半导体导电性

《半导体导电性》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、微电子技术概论西安电子科技大学微电子学院董刚gdong@mail.xidian.edu.cn电话：88202562第二章集成器件物理基础2-1半导体及其能带模型一、半导体及其共价键结构二、半导体的能带模型三、费米分布函数2-2半导体的导电性一、本征半导体二、非本征载流子三、半导体中的电流四、半导体基本方程第二章集成器件物理基础2-1半导体及其能带模型一、半导体及其共价键结构二、半导体的能带模型三、费米分布函数2-2半导体的导电性一、本征半导体二、非本征载流子三、半导体中的电流四、半导体基本方程一、半导体及其共价键结构热敏性：当环境温度升高时，导电能力显著增强(可做成温

2、度敏感元件，如热敏电阻)。光敏性：当受到光照时，导电能力明显变化(可做成各种光敏元件，如光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管等)。掺杂性：往纯净的半导体中掺入某些杂质，导电能力明显改变(可做成各种不同用途的半导体器件，如二极管、三极管和晶闸管等）。一、半导体及其共价键结构“掺杂”对半导体电导率的影响Si(原子密度5ⅹ1022/cm3电阻率1Ωcm)+P(5ⅹ1015/cm3)=>电阻率2.3ⅹ105Ωcm元素半导体：SiGe化合物半导体：GaAsInPSiCAlGaN一、半导体及其共价键结构一、半导体及其共价键结构SiSi价电子非晶体单晶多晶SiSiSi晶体的共价健共价健

3、一、半导体及其共价键结构本征半导体的导电机理价电子在获得一定能量（温度升高或受光照）后，即可挣脱原子核的自由电子束缚，成为自由电子（带负电），同时共价键中留下一个空位，称为空穴SiSi（带正电）。这一现象称为本征激发。温度愈高，晶体中产生的自由电子SiSi便愈多。在外电场的作用下，空穴吸引相邻原子的价电子来填补，而在该原子中出现一个空穴，其结果相当于空穴的运动（相当于正电荷的移价电子动）。空穴一、半导体及其共价键结构电子：Electron，带负电的导电载流子，是价电子脱离原子束缚后形成的自由电子，对应于导带中占据的电子空穴：Hole，带正电的导电载流子，是价电子脱离原

4、子束缚后形成的电子空位，对应于价带中的电子空位第二章集成器件物理基础2-1半导体及其能带模型一、半导体及其共价键结构二、半导体的能带模型三、费米分布函数2-2半导体的导电性一、本征半导体二、非本征载流子三、半导体中的电流四、半导体基本方程二、半导体的能带模型单个原子的能级是分立的，N个相距无限远的原子能级也是分立的，当固体中N个原子紧密排列时，由于原子间的相互作用，原来同一大小的能级这时彼此数值上就有小的差异。同一能级就分裂成为一系列和原来能级很接近的仍包含N个能量的新能级。这些新能级基本上连成一片形成能带。二、半导体的能带模型半导体的能带结构导带Eg价带价带：0K条

5、件下被电子填充的能量最高的能带导带：0K条件下未被电子填充的能量最低的能带禁带：导带底与价带顶之间能带带隙：导带底与价带顶之间的能量差二、半导体的能带模型导体中价带和导带重叠，没有禁带，价带电子全为自有电子，导电性很强！绝缘体禁带很宽，室温下，束缚电子无法成为自由电子。ΔEg约为3~6eV。半导体的禁带宽度相较于绝缘体较窄，ΔEg约为0.1~2eV。1eV=1.60x10-19JSiEg=1.205-0.28x10-3T第二章集成器件物理基础2-1半导体及其能带模型一、半导体及其共价键结构二、半导体的能带模型三、费米分布函数2-2半导体的导电性一、本征半导体二、非本征

6、载流子三、半导体中的电流四、半导体基本方程三、费米分布函数一、费米分布函数第二章集成器件物理基础2-1半导体及其能带模型一、半导体及其共价键结构二、半导体的能带模型三、费米分布函数2-2半导体的导电性一、本征半导体二、非本征载流子三、半导体中的电流四、半导体基本方程一、本征半导体本征半导体的导电机理当半导体两端加上外电压时，在半导体中将出现两部分电流(1)自由电子作定向运动→电子电流(2)价电子递补空穴→空穴电流自由电子和空穴都称为载流子。自由电子和空穴成对地产生的同时，又不断复合。在一定温度下，载流子的产生和复合达到动态平衡，半导体中载流子便维持一定的数目。注意：(

7、1)本征半导体中载流子数目极少,其导电性能很差；(2)温度愈高，载流子的数目愈多,半导体的导电性能也就愈好。所以，温度对半导体器件性能影响很大。一、本征半导体一、本征半导体n=p=AT3/2e-Eg/2kTiiSi:A=3.87x1016室温下：Si：1.45x1010/cm3Ge：2.4x1013/cm3GaAs：1.79x106/cm3Si:温度升高11ºC，本征载流子浓度增加1倍。第二章集成器件物理基础2-1半导体及其能带模型一、半导体及其共价键结构二、半导体的能带模型三、费米分布函数2-2半导体的导电性一、本征半导体二、非本征载流子三、半导体