能带和能带理论
发布时间:2013/2/22 19:34:39 访问次数:965
到目前为止，我们已经定CAT5113L10性地说明了导体、绝缘体、半导体、本征半导体、杂质半导体、n型硅、p型硅等。大家应该对这些概念有了一定程度的掌握，但是为了进一步正确地、定量地理解半导体的工作原理，就需要我们用到在量子力学中使用的描述晶体中电子状态的能带理论。能带理论的详细描述不在本书的范围内，因此在这里仅介绍一些要点。
例如，作为不含杂质的本征半导体，“单晶硅”中电子的能量状态如 所示，这些电子处于被称为导带及价带的能量区域，这两个能带之间电子不能存在的能量区域被称为禁带。硅的禁带宽度是l.leV（电子伏特）。作为本征半导体的单晶硅，在室温条件下，价带被束缚电子填满，而由于导带中几乎没有电子，因此不存在能够
自由移动的电子。此时单晶硅的电阻率很大，基本上没有电流通过。
但是在高温条件下单晶硅价带的束缚电子得到足够的能量后，越过禁带跃迁到导带，成为自由电子，而且在价带中形成电子的空位，成为空穴。这些自由电子和空穴能在单晶硅中自由移动，此时单晶硅的电阻率减小，电流变得容易流动。
中表示了物质能带的差异。从图中可以看出，导体中不存在禁带，另外，绝缘体中禁带的范围很大（通常在3.5eV以上）．半导体的值在这两者之间。
例如，作为不含杂质的本征半导体，“单晶硅”中电子的能量状态如 所示，这些电子处于被称为导带及价带的能量区域，这两个能带之间电子不能存在的能量区域被称为禁带。硅的禁带宽度是l.leV（电子伏特）。作为本征半导体的单晶硅，在室温条件下，价带被束缚电子填满，而由于导带中几乎没有电子，因此不存在能够
自由移动的电子。此时单晶硅的电阻率很大，基本上没有电流通过。
但是在高温条件下单晶硅价带的束缚电子得到足够的能量后，越过禁带跃迁到导带，成为自由电子，而且在价带中形成电子的空位，成为空穴。这些自由电子和空穴能在单晶硅中自由移动，此时单晶硅的电阻率减小，电流变得容易流动。
中表示了物质能带的差异。从图中可以看出，导体中不存在禁带，另外，绝缘体中禁带的范围很大（通常在3.5eV以上）．半导体的值在这两者之间。
到目前为止，我们已经定CAT5113L10性地说明了导体、绝缘体、半导体、本征半导体、杂质半导体、n型硅、p型硅等。大家应该对这些概念有了一定程度的掌握，但是为了进一步正确地、定量地理解半导体的工作原理，就需要我们用到在量子力学中使用的描述晶体中电子状态的能带理论。能带理论的详细描述不在本书的范围内，因此在这里仅介绍一些要点。
例如，作为不含杂质的本征半导体，“单晶硅”中电子的能量状态如 所示，这些电子处于被称为导带及价带的能量区域，这两个能带之间电子不能存在的能量区域被称为禁带。硅的禁带宽度是l.leV（电子伏特）。作为本征半导体的单晶硅，在室温条件下，价带被束缚电子填满，而由于导带中几乎没有电子，因此不存在能够
自由移动的电子。此时单晶硅的电阻率很大，基本上没有电流通过。
但是在高温条件下单晶硅价带的束缚电子得到足够的能量后，越过禁带跃迁到导带，成为自由电子，而且在价带中形成电子的空位，成为空穴。这些自由电子和空穴能在单晶硅中自由移动，此时单晶硅的电阻率减小，电流变得容易流动。
中表示了物质能带的差异。从图中可以看出，导体中不存在禁带，另外，绝缘体中禁带的范围很大（通常在3.5eV以上）．半导体的值在这两者之间。
例如，作为不含杂质的本征半导体，“单晶硅”中电子的能量状态如 所示，这些电子处于被称为导带及价带的能量区域，这两个能带之间电子不能存在的能量区域被称为禁带。硅的禁带宽度是l.leV（电子伏特）。作为本征半导体的单晶硅，在室温条件下，价带被束缚电子填满，而由于导带中几乎没有电子，因此不存在能够
自由移动的电子。此时单晶硅的电阻率很大，基本上没有电流通过。
但是在高温条件下单晶硅价带的束缚电子得到足够的能量后，越过禁带跃迁到导带，成为自由电子，而且在价带中形成电子的空位，成为空穴。这些自由电子和空穴能在单晶硅中自由移动，此时单晶硅的电阻率减小，电流变得容易流动。
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