复旦大学：《纳米线材料和功能器件》课程PPT课件讲义_第2部分：半导体（一、二）

什么是半导体? 物体的导电能力,一般用材料电阻率的大小来衡量。 电阻率越大,说明这种材料的导电能力越弱。下表给 出以电阻率来区分导体,绝缘体和半导体的大致范围。 物体 导体半导体绝缘体 电阻率 2·cM|10e9

1 1 什么是半导体？

Band Theory of bonding in Sol ids Changing from“Bond"to“Band” In solid where huge number of atoms exist closely pack ) discrete MOs become continuous bands erets 3X1029 ±))(+(+) +) 25 Fig. 6. 9 Electron sea model for metals 2e

2 2 Band Theory of Bonding in Solids ⚫ Changing from “Bond” to “Band” ◼ In solid where huge number of atoms exist (& closely pack), discrete MOs become continuous bands. 2

Band structures Valence Band(Bonding orbitals in Mo) Conduction Band(Nonbonding orbitals in MO Band gap(Ea Fermi energy(in metal) Conduction conduction Conductor Valence Band Eg -0 Semiconductor =Vacant states insulator Metal □=0 coupled sites Insulator @995 CHP 3

3 3 Band Structures ⚫ Valence Band (Bonding orbitals in MO) ⚫ Conduction Band (Nonbonding orbitals in MO) ⚫ Band gap (Eg ) ⚫ Fermi energy (in metal) 3

半导体与金属的电阻率随温度的变化 温度

4 4 半导体与金属的电阻率随温度的变化

材料的费米能级(E) n(e) 空穴 电子 F ig. 24. Fermi-Dirac distribution at T=C, stoke

5 5 材料的费米能级（EF）

本征半导体( Intrins ic semi conductor) 价电子 自由电子 M不更nK KXaMMXXeneyn o 新能源课件网站 硅原子核 www.pengky.cn 空穴 n=n,=Po=(NN,)expe E

6 6 本征半导体(Intrinsic Semiconductor)

掺杂半导体 自由电子 空穴 掺入五价磷原子 掺入三价硼原子 新能源课件网站 N型半导体www.pengky.cn P型半导体

7 7 掺杂半导体

半导体中的费米能级(E) ::::E E E E E E 口 E'r (a) (b) (d) (f 本征型 轻杂P型重杂P剩简换各掺杂N型重协杂N整筒并简共

8 8 半导体中的费米能级（EF）

半导体PN结的形成 P型区PN结N型区 P N 正极 那铭博空极饱构距mngc做 空穴空间电荷区 极管的符号 89区 0O8oo066 内电场 (b)平衡状态下的PN结 PN结的形成

9 9 半导体P-N结的形成

PN结的电学特性 qVon (pn结 E Fp G P n qo (pin结) Fp Fn q (a)热平衡状态 (b)正偏状态

10 10 PN结的电学特性