导带价带和禁带

发布时间:2018-06-30 22:10:45   来源:文档文库   
字号:

【半导体】

1 导带conduction band

A解释

导带是由自由电子形成的能量空间。即固体结构内自由运动的电子所具有的能量范围。

  对于金属,所有价电子所处的能带就是导带。

  对于半导体,所有价电子所处的能带是所谓价带,比价带能量更高的能带是导带。在绝对零度温度下,半导体的价带(valence band)是满带(能带理论),受到光电注入或热激发后,价带中的部分电子会越过禁带(forbidden band/band gap)进入能量较高的空带,空带中存在电子后即成为导电的能带——导带。

B导带的涵义:

导带是半导体最外面(能量最高)的一个能带,是由许多准连续的能级组成的;是半导体的一种载流子——自由电子(简称为电子)所处的能量范围。导带中往往只有少量的电子,大多数状态(能级)是空着的,则在外加作用下能够发生状态的改变,故导带中的电子能够导电,即为载流子。

  导带底是导带的最低能级,可看成是电子的势能,通常,电子就处于导带底附近;离开导带底的能量高度,则可看成是电子的动能。当有外场作用到半导体两端时,电子的势能即发生变化,从而在能带图上就表现出导带底发生倾斜;反过来,凡是能带发生倾斜的区域,就必然存在电场(外电场或者内建电场)。

导带底到真空中自由电子能级的间距,称为半导体的亲和能,即是把一个电子载流子从半导体内部拿到真空中去所需要的能量。这是半导体的一个特征参量。

2价带与禁带

价带(valence band)或称价电带,通常是指半导体或绝缘体中,在0K时能被电子占满的最高能带。对半导体而言,此能带中的能级基本上是连续的。全充满的能带中的电子不能在固体中自由运动。但若该电子受到光照,它可吸收足够能量而跳入下一个容许的最高能区,从而使价带变成部分充填,此时价带中留下的电子可在固体中自由运动。价带中电子的自由运动对于与晶体管有关的现象是很重要的。 被价电子占据的允带(低温下通常被价电子占满)。

3)导带与价带的关系:

对于未掺杂的本征半导体,导带中的电子是由它下面的一个能带(即价带)中的电子(价电子)跃迁上来而形成的,这种产生电子(同时也产生空穴——半导体的另外一种载流子)的过程,称为本征激发。在本征激发过程中,电子和空穴是成对产生的,则总是有电子浓度=空穴浓度。这实际上就是本征半导体的特征,因此可以说,凡是两种载流子浓度相等的半导体,就是本征半导体。这就意味着,不仅未掺杂的半导体是本征半导体,就是掺杂的半导体,在一定条件下(例如高温下)也可以转变为本征半导体。

  价带的能量低于导带,它也是由许多准连续的能级组成的。但是价带中的许多电子(价电子)并不能导电,而少量的价电子空位——空穴才能导电,故称空穴是载流子。空穴的最低能量——势能,也就是价带顶,通常空穴就处于价带顶附近。

  

平带电位是负电子伏特与费米能级的积 是测量费米能级表示导体电学性质的参数 测量方法主要是莫特肖特基理论(Mott-Schottky 半导体的能带弯曲量可以通过调节外加电压或入射光的强度来改变。如果半导体电极接入外加电位,空间电荷层中的载流子密度将发生变化,能带弯曲状况也随之改变。对于n-型半导体调节电压往负方向变化时,由于大量额外电子的进入,将使能带弯曲量减小,费米能级EF的位置往上移,当电位足够负时能带被拉平;对于p-型半导体调节电压往正方向变化时,外电源不仅抽走了导带中的电子而且抽走了价带中的部分电子,从而将使能带弯曲量减小,电位足够正时能带被拉平,能带被拉平时的电极电位称为平带电位ψfb

本文来源:https://www.2haoxitong.net/k/doc/bc89c87cf01dc281e53af07b.html

《导带价带和禁带.doc》
将本文的Word文档下载到电脑,方便收藏和打印
推荐度:
点击下载文档

文档为doc格式