半导体材料整理
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半导体材料
名词解释:
能带:包括允带和禁带。
允带:允许电子能量存在的能量范围。允带又分为空带、满带、导带、价带。
禁带:不允许电子存在的能量范围。
空带:不被电子占据的允带。
满带:允带中的能量状态(能级)均被电子占据。
导带:电子未占满的允带(有部分电子)。
价带:被价电子占据的允带(低温下通常被价电子占满)。
过冷度:
迁移率:称为电子迁移率,表示单位场强下电子的平均漂移速度,与外加电场无关,与其固有特性有关。
集成度:指单块芯片上所容纳的原件数目。集成度越高,容纳的原件数目越多。
半导体的五大特性:
1.负电阻温度系数;
2.光电导效应;
3.整流效应(单向导通性);
4.光生伏特效应;
5.霍尔效应。
半导体的分类:
第一代半导体材料,元素半导体材料,以Si和Ge为代表; Si:Eg=1.12 eV
第二代半导体材料,化合物半导体材料,以GaAs,InP等材料为代表;
GaAs:Eg=1.46eV
第三代半导体材料,化合物半导体材料,以GaN,SiC,ZnO等材料为代表; GaN: Eg=3.3 eV
半导体的电阻率、电导率介于导体和绝缘体之间。如何区分导体、半导体和绝缘体?
用电阻率和电导率来区分,测电阻、电阻率。电阻率ρ:导体(10-6~10-3Ω/㎝),半导体(10-4~108Ω/㎝),绝缘体(1010~1018Ω/㎝)电导率σ:导体(103~106Ѕ/㎝),半导体(10-8~104Ѕ/㎝),绝缘体(10-18~10-10Ѕ/㎝)。
半导体导电的条件?有外加电压(载流子运动的驱动力),有自由移动的载流子(载流子运动产生电流)。满的能带中的电子才可以导电。
跃迁
直接带隙半导体→垂直跃迁(直接跃迁):导带底和价带顶处于k空间同一点;跃迁前后没有动量变化;如GaAs,ZnO,GaN等。
间接带隙半导体→非垂直跃迁(间接跃迁):导带底和价带顶处于k空间不同一点;如Si,Ge等。
跃迁的种类决定了发光几率,一般情况下,直接带隙半导体的发光几率远大于间接带隙半导体;制作利用电子—空穴复合(LED发光)的发光器件时,一般要用直接带隙半导体。
半导体材料的三大应用领域:
1.集成电路;(Si)
2.太阳能;(Si)
3.LED发光。
半导体掺杂:
n型半导体:在半导体中掺入施主原子形成的杂志半导体称为n型半导体。提供导带电子的杂质称为施主。
p型半导体:在半导体中掺入受主原子形成的杂志半导体称为p型半导体。提供价带空穴的杂质称为受主。