最新固体中的电子介绍教学讲义PPT.ppt

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1、固体中的电子介绍立方体心立方面心立方晶胞二、固体的能带1、电子共有化单个原子两个原子由于晶体中原子的周期性排列而使价电子不再为单个原子所有的现象，称为电子的共有化。晶体中周期性势场禁带空带（导带）满带导带满带三、导体和绝缘体当温度接近热力学温度零度时，半导体和绝缘体都具有满带和隔离满带与空带的禁带。禁带空带满带半导体能带禁带空带满带绝缘体能带禁带价带满带空带满带空带价带满带一个好的金属导体，它最上面的能带或是未被电子填满，或虽被填满但填满的能带却与空带相重叠。四、半导体本征半导体是指纯净的半导体。杂质半导

2、体是指掺有杂质半导体。电子导电——半导体的载流子是电子空穴导电——半导体的载流子是空穴（满带上的一个电子跃迁到空带后,满带中出现的空位）电子共有化是指电子在不同原子的相同能级上转移而引起的，电子不能在不同能级上转移，因为不同能级具有不同的能量。而杂质原子与原组成晶体的原子不一样，因而杂质原子的能级和晶体中原子的能级不相同，在这些能级上的电子由于能量的差异，不能过度到其他原子的能级上去，即不参与电子的共有化。量子力学证明，杂质原子的能级处于禁带中，不同类型的杂质，其能级在禁带中的位置也不同。有些杂质能级离导

3、带较近，有些离导带较远。杂质能级的位置不同，杂质半导体的导电结构也不同，按其导电结构，杂质半导体可分为两类：一类以电子导电为主，称n为型半导体.另一类以空穴导电为主，称p为型半导体.SiSiSiSiSiSiSiP1、n型半导体在四价元素（硅、锗）中掺入少量五价元素（磷、砷），形成n型半导体。导带施主能级满带SiSiSiSiSiSiSi2、p型半导体在四价元素（硅、锗）中掺入少量三价元素（硼、镓），形成p型半导体。B导带受主能级满带3、p-n结的形成由于n区的电子向p区扩散，p区的空穴向p区扩散，在p型半导

4、体和n型半导体的交界面附近产生了一个电场,称为内电场。p-n结n型p型导带禁带满带电子电势能p-n结的单向导电性在p-n结的p型区接电源正极，n区接负极阻挡层势垒被削弱、变窄，有利于空穴向n区运动，电子向p区运动，形成正向电流。p型n型IU（伏）I（毫安）O在p-n结的p型区接电源负极，n区接正极。阻挡层势垒增大、变宽，不利于空穴向n区运动，也不利于电子向p区运动。U(伏)I（微安）p型n型4、半导体的其他特征和应用热敏电阻半导体的电阻随温度的升高而指数下降，导电性能随变化十分灵敏。热敏电阻体积小、热惯性

5、小、寿命长光敏电阻在可见光照射下，半导体硒的电阻随光强增加而急剧减小，但要求照射光的频率大于红限频率。人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。21X射线衍射XRayDiffraction,XRD22X射线的发现◆189

6、5年，德国物理学家伦琴研究阴极射线时发现，由于对其本质不了解，称为X射线，亦称伦琴射线。Roentgen23X射线的发现劳厄(1879～1960)德国物理学家1912年发现了X射线通过晶体时产生的衍射现象，从而导致了X射线衍射技术的诞生，它成为研究晶体内部结构的重要技术手段。他因此项成果于1914年获奖。24X射线的发现L.布拉格(1890～1971)H.布拉格(1862～1942)布拉格父子于1913年借助X射线成功地测出金刚石的晶体结构，并提出了“布拉格公式”，为最终建立现代晶体学打下了基础，于191

7、5年获奖。当时，小布拉格年仅25岁，是至今为止最年轻的诺贝尔奖获得者。X射线区紫外区可见光区红外区微波区无线电区X射线的本质X射线的本质是一种电磁波，与可见光完全相同，仅仅是波长短，波长为10-2-102Å，即0.001nm-10nm,介于紫外线与γ射线之间，因此不能用肉眼观察到；同样能产生反射、折射、散射、干涉、衍射、偏振和吸收等现象。2526X射线的产生原理◆原理：高速运动的电子与物体碰撞时，发生能量转换，电子的运动受阻失去动能，其中99%的能量转换为热量，而1%的能量转换为X射线。：27X射线的产生

8、◆X射线产生的三个基本条件●产生自由电子；●使电子作定向的高速运动；●在其运动的路径上设置一个障碍物使电子突然减速或停止。：28接变压器玻璃钨灯丝金属聚灯罩铍窗口金属靶冷却水电子X射线X射线X射线管剖面示意图X射线的产生过程演示40KV高压220V400mA电流29X射线谱◆由X射线管发射出来的X射线可以分为两种类型：●连续X射线●标识X射线：30连续X射线谱的产生机理◆连续X射线●具有连续波长的X射线，构成连续X射线谱，它和