第一章补充材料-1.x 半导体基础知识补充材料.pdfVIP

第一章常用半导体器件 补充材料 1.1 半导体基础知识 • 半导体的能带结构 导带 处于该能级的电子 能脱离原子核束缚 非满带 带隙 满带 价带 仍受到原子核的束缚 的处于最高能级的电子 1.1 半导体基础知识 电子以波的形式进行状态跃迁 1.1 半导体基础知识 • 金属、半导体与绝缘体的能带结构 费米能级 1.1 半导体基础知识 • 导体中为什么不存在空穴 – 导体主要是靠导带的电子（所谓的自由电子 ）作为载流子，（此时导体的价带是满的） ；而半导体的导带通常没有电子，需要从价 带激发出电子到导带去导电，因而在价带形 成空穴，在导带的电子导电即载流子为电子 ，有空余的价带，此时也可以导电，即空穴 导电（实际上是价带中电子在导电） 1.1 半导体基础知识 • 导体中为什么不存在空穴 – 研究固体物理学中的一种理论。虽然所有的固体都包 含大量的电子，但有的具有很好的电子导电性能，有 的则基本上观察不到任何电子导电性。这一基本事实 曾长期得不到解释。 – 在能带理论的基础上，首次对为什么有导体、绝缘体 和半导体的区分提出了一个理论上的说明，这是能带 论发展初期的重大成就。在物理学中往往形象化地用 水平横线表示电子的能量值，能量越大，线的位置越 高。一定能量范围内的许多能级（彼此相隔很近）形 成一条带，称为“能带” 。各种晶体的能带数目及其宽 度等均不相同。相邻两能带间的能量范围称为“能隙” 或“禁带”，晶体中的电子不具有该能级的能量。 1.1 半导体基础知识 • 导体中为什么不存在空穴 – 完全被电子占据的能带称为“满带”，满带中的电子不 会导电；没有电子占据的带称为“空带”；部分被占据 的称为“导带”，导带中的电子才能导电，价电子所占 据的能带称为“价带” 。能量比价带低的各能带一般都 是满带。 – 价带可以是满带也可以是导带；如在金属中是导带， 所以金属能导电，在绝缘体和半导体中是满带，所以 它们不能导电。但半导体很容易因其中有杂质或受外 界影响（如光照、加热等），使价带中的电子数减少 ，或使空带中出现一些电子而成为导带，因而也能导 电。 1.1 半导体基础知识 1.3 晶体三极管 • Transistor – Word Origin History – small electronic device, 1948, from transfer + resistor, so called because it transfers an electrical current across a resistor. – Said to have been coined by U.S. electrical engineer John Robinson Pierc