7-5半导体

像硅这种纯物质,单纯地由于带隙较窄,Eg小而呈现半导电性,叫做本征半导体。它的电导大于绝缘体而小于典型的金属。

本征半导体的能带结构和绝缘体相似,只是带隙较窄,通常处于0.5-3eV范围。它的导电机理是由于少数电子有着足够的热能,能够激发到空导带,空导带上有了少数电子而能导电。同时每当电子离开价带,就在价带产生正空穴,有了空穴就可能改变价带中电子的运动情况而导电,或称空穴导电。本征半导体的态密度图示于7-35(a)中。图中Ev为价带能级,Ec为导带能级,Ef为费米能级

 

在硅晶体中存在杂质原子,可导致能带状态的改变(图7-36。当As原子掺杂到Si晶体中,As的价电子比Si多,这些电子占据导带最低能量的电子给体能级。这种半导体称为n型半导体,它的态密度图如图7-35 (b)所示。当Ga原子掺杂到Si中,Ga的价电子比Si少,这时紧挨着价带上部形成空穴能级,是带正电的受体能级,这种半导体称为P型半导体,它的态密度图示于图7-35 (c)中。Si晶体掺很少量的AsGa可以使它的电导增加几个数量级。

练习

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