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lgl102110金蟲 (正式寫手)
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[交流]
【求助】關(guān)于n型半導(dǎo)體空穴遷移
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| 今天跟一個朋友交流的時候,他說n型半導(dǎo)體的空穴是不能移動的。但是我曾經(jīng)看過一些文獻證明n型半導(dǎo)體空穴是可以移動的。比方說,二氧化鈦跟另外一個n型半導(dǎo)體燒結(jié)在一起,二氧化鈦的價帶比這個n型半導(dǎo)體價帶要正一點,那么二氧化鈦的價帶能不能移動到這個n型半導(dǎo)體的價帶上。所以想請教各位高手,給我詳細科普一下n型半導(dǎo)體究竟能不能移動。 |
木蟲 (正式寫手)
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電子-空穴是從能帶理論來的,導(dǎo)帶中只有少量的軌道被電子占據(jù),要研究導(dǎo)帶中的性質(zhì)用著少量的電子就可以了,因此選擇電子。價帶情況變得復(fù)雜,基本被電子填滿,價帶中的電子也會運動,這樣就出現(xiàn)一些規(guī)律,要用這些電子的狀態(tài)來描述將會變得復(fù)雜,因此在電子移動時就會等效的出現(xiàn)少量的“帶正電式”的粒子向相反的方向運動,最后為了研究價帶方便就用這些等效的帶正電的粒子,取名叫空穴。 因此空穴相當于也在時時刻刻不停運動 |
銅蟲 (著名寫手)
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理解誤差,請看下面:你們二人。都有道理當價帶中一個電子被激發(fā)到導(dǎo)帶中,在價帶中就留下了一個電子的空位。在電場的作用下,價帶中鄰近的電子就會填補這個空位,而把它自己的位置空出來,這就好象空位本身在電場的作用下產(chǎn)生移動一樣。空位的作用好象一個帶正電的粒子,在半導(dǎo)體物理學(xué)上把它叫作空穴。穴帶中的一個電子可以吸收外界能量而躍遷到導(dǎo)帶中去,在價帶中形成一個空穴。反之,導(dǎo)帶中的一個電子也可以躍遷到價帶中去,在價帶中填補一個空穴,把這一過程叫做復(fù)合。在復(fù)合時,電子把大約等于禁帶寬度Eg的能量釋放出來。在輻射躍遷的情況下,釋放出一個頻率為: 的光子,其中h是普朗克常數(shù)(6.625×10-34焦耳•秒)。不同的半導(dǎo)體單晶材料的Eg值不同,光發(fā)波長也不同,因為電子和空穴都是處于能帶之中,不同的電子和空穴的能級有所差別,復(fù)合發(fā)光的波長有所差別,但其頻率接近于γ。 2.1-2半導(dǎo)體摻雜、P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體 上面說到的都是純凈、完整的理想半導(dǎo)體單晶的情況。在實際的半導(dǎo)體單晶材料中,往往存在著與組成晶體的基質(zhì)原子不同的其它元素的原子——雜質(zhì)原子,以及在晶體形成過程中出現(xiàn)的各種缺陷。進行材料提純,就是為了去除有害雜質(zhì)。進行各種處理,就是為了消除或減少某些缺陷。但是,在實際應(yīng)用中,我們還要有意識地在晶體中摻入一定量的有用雜質(zhì),這些雜質(zhì)原子對半導(dǎo)體起著極為重要的作用。我們知道,按照摻雜的不同,可以得到電子型半導(dǎo)體和空穴型半導(dǎo)體材料。 所謂本征半導(dǎo)體,是指含雜質(zhì)和缺陷極少的純凈、完整的半導(dǎo)體。其特點是,在半導(dǎo)體材料中,導(dǎo)帶電子和數(shù)目和價帶空穴的數(shù)目相等。通常把本征半導(dǎo)體叫做I型半導(dǎo)體。所謂電子型半導(dǎo)體就是通過故意摻雜使用導(dǎo)帶的電子數(shù)目比價帶空穴的數(shù)目大得多的半導(dǎo)體。例如,在純凈的III-V族化合物GaAs中摻入不量的VI族元素Te,Te原子取代晶體中的As原子,這樣就得到了電子型半導(dǎo)體。Te原子的外層有六個價電子,As原子的外導(dǎo)有五個價電子,在形成共價鍵時每個Te原子向晶體提供一個電子,因而導(dǎo)帶內(nèi)就有許多電子,這種電子型半導(dǎo)體亦稱為N型半導(dǎo)體。所謂空穴型半導(dǎo)體,就是通過故意摻雜使價帶空穴的數(shù)目比導(dǎo)帶電子數(shù)目大得多的半導(dǎo)體。例如,在純凈的III-V族化合物GaAs中摻入少量的II族元素Zn。Zn原子取代晶體中的Ga原子,這樣就得到了空穴型半導(dǎo)體。Zn原子的外層有兩個價電子,Ga原子的外層有三個價電子,在形成共價鍵時每個Zn原子向晶體索取一個電子,即向晶體提供一個空穴,因而價帶內(nèi)就有許多空穴,這種空穴型半導(dǎo)體也叫做P型半導(dǎo)體。 理論分析和實驗結(jié)果表明,半導(dǎo)體的物理性質(zhì)在很大程度上取決于所含雜質(zhì)的種類和數(shù)量。更重要的是,把不同類型的半導(dǎo)體結(jié)合起來,就可以制作成各種各樣的半導(dǎo)體器件,當然也包括這里要講的激光二極管和發(fā)光二極管。請注意,這里所說的“結(jié)合”,并不是簡單的機械的接觸,而是在同一塊半導(dǎo)體單晶內(nèi)形成不同類型的兩個或兩個以上的區(qū)域。 2.1-3半導(dǎo)體p-n結(jié)和p-n結(jié)光源 P型半導(dǎo)體與N型半導(dǎo)體結(jié)合的界面稱為p-n結(jié),許多半導(dǎo)體器件(包括半導(dǎo)體激光器)的核心就是這個p-n結(jié)。前面提到,在P型半導(dǎo)體內(nèi)有多余空穴,在N型半導(dǎo)體內(nèi)有多余電子,當這兩種半導(dǎo)體結(jié)合在一起時,P區(qū)內(nèi)的空穴向N區(qū)擴散,在靠近界面的地方剩下了帶負電的離子,N區(qū)內(nèi)的電子向P區(qū)擴散,在靠近界面的地方剩下了帶正電的離子。這樣一來,在界面兩側(cè)就形成了帶相反電荷的區(qū)域,叫做空間電荷區(qū)。由這些相反電荷形成一個自建電場,其方向是由N區(qū)指向P區(qū)。由于自建電場的存在,在界面的兩側(cè)產(chǎn)生了一個電勢差VD,這個電勢差阻礙空穴和電子的進一步擴建,使之最后達到平衡狀態(tài)。因此,我們把VD叫做阻礙空穴和電子擴散的勢壘。如圖2.1所示的p-n結(jié)及能帶,顯然,P區(qū)的能量比N區(qū)的提高了eVD,其中e是電子的電荷量。如圖中所示:對于輕摻雜的p-n結(jié),eVD [ Last edited by guolianshun on 2011-4-2 at 15:23 ] |
銅蟲 (著名寫手)
銀蟲 (小有名氣)

金蟲 (小有名氣)
木蟲 (小有名氣)
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其實說明了,在半導(dǎo)體內(nèi)永遠移動的都是電子,空穴永遠是不會移動的,只是電子的移動復(fù)合了空穴,原來的位置被留了下來,成為了空穴,這就相當于空穴在移動一樣,為了方便常說空穴移動而已!當然在移動的過程中方向是彼此相反的!明白了嗎? [ 發(fā)自小木蟲客戶端 ] |
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