1.5--半导体的导电机构与空穴---1

1.5半导体的导电机构与空穴晶体的导电性取决于电子在能带中的填充情况：Ø半满带：部分被电子占据的能带Ø满带：完全被电子占据的能带Ø空带：完全未被电子占据的能带（没有电子就没有导电性，不予分析）1.电子在能带中的填充情况Ø无外场时：1）满带v(k)=-v(-k),k状态和-k状态的电子速度大小相等，方向相反E(+k)=E(-k)总电流为零，不导电。即电子在k空间是对称分布的2.各能带电子对导电的贡献Ø有外场时：1）满带电子在k空间的对称分布并未改变；满带不导电能带中的所有状态以相同的速率移动；总电流仍为零。Ø无外电场时：电子在k空间对称分布，不导电。2）未满带未满带具有导电性Ø有外电场时：电子分布不对称，具有正负速度的电子产生的电流不能全部抵消，总电流不再为零。3.空穴把价带中空着的状态看成是带正电的粒子，称为空穴存在一个空状态的未满带Nii'kqvJ1用一个电子填充这个空状态，则变为满带0满J)(hkqvJ0)()(hkvqJ1N-JhkJ空穴的性质：1）带有正电荷(+q)，其电量等于电子电量；2）其速度等于该状态上电子的速度、方向相反；3）价带中的空穴数恒等于价带中的空状态数；4）空穴能量增加的方向与电子能量增加的方向相反；5）空穴具有正的有效质量。mn*0而在能带顶部：引入表示空穴的有效质量，令：mp*空穴一般出现在能带顶部，**npmm**pmqΕdtdvmfa则：即带正电荷具有正有效质量的粒子在外电场作用下的加速度，的确为正值，所以0*pm导带价带4.半导体的导电机构与本征半导体绝对零度时：无电子跃迁绝缘体和半导体都是一个满带，一个空带，不导电。温度升高时（室温）：导带上的电子参与导电价带上的空穴也参与导电禁带宽度较小本征激发两个能带都变成未满带禁带宽度较大无本征激发两个能带仍为满带和空带本征半导体：纯净无杂质、结构理想无缺陷的半导体。本征半导体中电子的跃迁过程只有本征激发导带中有多少电子，价带中就有多少空穴本征激发的特征：电子和空穴成对产生Ø注意：价带中的电子是共价键上的电子，一定温度下，共价键上的电子依靠热激发获得足够的能量，脱离共价键，成为准自由电子——本征激发。虽然价带的空穴和导带的电子都导电，导带的电子运动是准自由电子的运动；价带中空穴的运动是共价键上的电子的运动。导带中有多少电子，价带中就有多少空穴本征半导体:半导体中有两种导电粒子：电子和空穴。导带上的电子参与导电，价带上的空穴也参与导电。半导体的导电机构:小结