固体中的电子介绍
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p区
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n区
电 子 (b) 电 势 能
•
p区
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eU0
n区
p-n结的单向导电性
I
E
p型 n型
在p-n结的p型区接电源
正极，n区接负极
E阻
阻挡层势垒被削弱、变 窄，有利于空穴向n区 运动，电子向p区运动， 形成正向电流。
I （毫安）
U（伏） O
在p-n结的p型区接电 源负极，n区接正极。
人有了知识，就会具备各种分析能力， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量， 鼓舞我们前进。
I p型
E
n型 E阻
阻挡层势垒增大、变 宽，不利于空穴向n区 运动，也不利于电子 向p区运动。
I（微安）
U(伏)
4、半导体的其他特征和应用 热敏电阻 半导体的电阻随温度的升高而指数下降， 导电性能随变化十分灵敏。 热敏电阻体积小、热惯性小、寿命长
光敏电阻 在可见光照射下，半导体硒的电阻随光强增加而急 剧减小，但要求照射光的频率大于红限频率。
四、半导体
本征半导体是指纯净的半导体。
杂质半导体是指掺有杂质半导体。 电子导电——半导体的载流子是电子 空穴导电——半导体的载流子是空穴（满带上
的一个电子跃迁到空带后,满带 中出现的空位） 电子共有化是指电子在不同原子的相同能 级上转移而引起的，电子不能在不同能级上转移， 因为不同能级具有不同的能量。
固体指具有确定形状和体积的物体。 分为：晶体、非晶体和准晶体
一、晶体结构和晶体分类 1、晶体结构 外观上：具有规则的几何形状 微观上：晶体点阵（晶格）
基本特征：规则排列，表现出长程有序性 晶体中的重复单元称为晶胞
Na Cl 立方
Cu 面心 立方
Cs Cl 体心 立方
晶胞
二、固体的能带 1、电子共有化
而杂质原子与原组成晶体的原子不一样，因而杂 质原子的能级和晶体中原子的能级不相同，在这 些能级上的电子由于能量的差异，不能过度到其 他原子的能级上去，即不参与电子的共有化。
量子力学证明，杂质原子的能级处于禁带中， 不同类型的杂质，其能级在禁带中的位置也不同。 有些杂质能级离导带较近，有些离导带较远。杂 质能级的位置不同，杂质半导体的导电结构也不 同，按其导电结构，杂质半导体可分为两类：一 类以电子导电为主，称 n 为型半导体. 另一类以 空穴导电为主，称 p 为型半导体.
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绝缘体能带
满带
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E g•
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价带 禁带 满带
空带
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满带
空带
价带 满带
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E g
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一个好的金属导体，它最上 面的能带或是未被电子填满， 或虽被填满但填满的能带却 与空带相重叠。
1、 n型半导体
在四价元素（硅、锗）中掺入少量五价元素 （磷、砷），形成n型半导体。
Si Si Si Si
Si
P
Si Si
E
导带
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ED
E g
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施主 能级
满带
2、 p型半导体
在四价元素（硅、锗）中掺入少量三价元素（硼、 镓） ，形成p型半导体。
Si Si Si Si
禁带 Eg
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满带
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导带
三、导体和绝缘体 当温度接近热力学温度零度时，半导体和绝缘 体都具有满带和隔离满带与空带的禁带。
空带
E g
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半导体能带
禁带 满带
Eg 0.1 ~ 1.5eV
空带
Eg 3 ~ 6eV 禁带
U • r
U
• •
r
单个原子
两个原子
U
由于晶体中原子的周
•
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r
期性排列而使价电子
E2
不再为单个原子所有
E1
的现象，称为电子的
晶体中周期性势场
共有化。
2、能带的形成
电子的共有化使原先每个原子中具有相同能级的 电子能级，因各原子间的相互影响而分裂成一系 列和原来能级很接近的新能级，形成能带。
E B
Si
B
Si
Si
E
导带
E g
E A
Leabharlann Baidu
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受主 能级
满带
3、p-n结的形成
由于n区的电子向p区扩 散，p区的空穴向p区扩 散，在p型半导体和n型 半导体的交界面附近产 生了一个电场 , 称为内 电场。
p型
n型
E阻
p-n结
U0
导带 ( a ) 禁带
满带
••••••
2、正常情况下，总是优先填能量较低的能级。
满带：各能级都被电子填满的能带。 满带中电子不参与导电过程。
价带：由价电子能级分裂而形成的能带。 价带能量最高，可能被填满，也可不满。
空带：与各原子的激发态能级相应的能带。 正常情况下没有电子填入。
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满带
空带 • （导带）
A O
r0
1s E r
氢原子的能级分裂
原子中 的能级
E
晶体中的能带
能带的一般规律： E
1. 原子间距越小，能带
越宽，E越大。 2p
2. 越是外层电子，能带
越宽，E越大。
2s
3. 两个能带有可能重叠。
禁带：两个相邻能带间
可能有一个不被允许的
能量间隔。
O
1s
r0
离子间距
能带重叠示意图
电子在能带中的分布： 1、每个能带可以容纳的电子数等于与该能带相应 的原子能级所能容纳的电子数的N倍（N是组成晶 体的原子个数）。
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n区
电 子 (b) 电 势 能
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p-n结的单向导电性
I
E
p型 n型
在p-n结的p型区接电源
正极，n区接负极
E阻
阻挡层势垒被削弱、变 窄，有利于空穴向n区 运动，电子向p区运动， 形成正向电流。
I （毫安）
U（伏） O
在p-n结的p型区接电 源负极，n区接正极。
人有了知识，就会具备各种分析能力， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量， 鼓舞我们前进。
I p型
E
n型 E阻
阻挡层势垒增大、变 宽，不利于空穴向n区 运动，也不利于电子 向p区运动。
I（微安）
U(伏)
4、半导体的其他特征和应用 热敏电阻 半导体的电阻随温度的升高而指数下降， 导电性能随变化十分灵敏。 热敏电阻体积小、热惯性小、寿命长
光敏电阻 在可见光照射下，半导体硒的电阻随光强增加而急 剧减小，但要求照射光的频率大于红限频率。
四、半导体
本征半导体是指纯净的半导体。
杂质半导体是指掺有杂质半导体。 电子导电——半导体的载流子是电子 空穴导电——半导体的载流子是空穴（满带上
的一个电子跃迁到空带后,满带 中出现的空位） 电子共有化是指电子在不同原子的相同能 级上转移而引起的，电子不能在不同能级上转移， 因为不同能级具有不同的能量。
固体指具有确定形状和体积的物体。 分为：晶体、非晶体和准晶体
一、晶体结构和晶体分类 1、晶体结构 外观上：具有规则的几何形状 微观上：晶体点阵（晶格）
基本特征：规则排列，表现出长程有序性 晶体中的重复单元称为晶胞
Na Cl 立方
Cu 面心 立方
Cs Cl 体心 立方
晶胞
二、固体的能带 1、电子共有化
而杂质原子与原组成晶体的原子不一样，因而杂 质原子的能级和晶体中原子的能级不相同，在这 些能级上的电子由于能量的差异，不能过度到其 他原子的能级上去，即不参与电子的共有化。
量子力学证明，杂质原子的能级处于禁带中， 不同类型的杂质，其能级在禁带中的位置也不同。 有些杂质能级离导带较近，有些离导带较远。杂 质能级的位置不同，杂质半导体的导电结构也不 同，按其导电结构，杂质半导体可分为两类：一 类以电子导电为主，称 n 为型半导体. 另一类以 空穴导电为主，称 p 为型半导体.
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价带 禁带 满带
空带
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满带
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一个好的金属导体，它最上 面的能带或是未被电子填满， 或虽被填满但填满的能带却 与空带相重叠。
1、 n型半导体
在四价元素（硅、锗）中掺入少量五价元素 （磷、砷），形成n型半导体。
Si Si Si Si
Si
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导带
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施主 能级
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2、 p型半导体
在四价元素（硅、锗）中掺入少量三价元素（硼、 镓） ，形成p型半导体。
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半导体能带
禁带 满带
Eg 0.1 ~ 1.5eV
空带
Eg 3 ~ 6eV 禁带
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单个原子
两个原子
U
由于晶体中原子的周
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r
期性排列而使价电子
E2
不再为单个原子所有
E1
的现象，称为电子的
晶体中周期性势场
共有化。
2、能带的形成
电子的共有化使原先每个原子中具有相同能级的 电子能级，因各原子间的相互影响而分裂成一系 列和原来能级很接近的新能级，形成能带。
E B
Si
B
Si
Si
E
导带
E g
E A
Leabharlann Baidu
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受主 能级
满带
3、p-n结的形成
由于n区的电子向p区扩 散，p区的空穴向p区扩 散，在p型半导体和n型 半导体的交界面附近产 生了一个电场 , 称为内 电场。
p型
n型
E阻
p-n结
U0
导带 ( a ) 禁带
满带
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2、正常情况下，总是优先填能量较低的能级。
满带：各能级都被电子填满的能带。 满带中电子不参与导电过程。
价带：由价电子能级分裂而形成的能带。 价带能量最高，可能被填满，也可不满。
空带：与各原子的激发态能级相应的能带。 正常情况下没有电子填入。
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满带
空带 • （导带）
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氢原子的能级分裂
原子中 的能级
E
晶体中的能带
能带的一般规律： E
1. 原子间距越小，能带
越宽，E越大。 2p
2. 越是外层电子，能带
越宽，E越大。
2s
3. 两个能带有可能重叠。
禁带：两个相邻能带间
可能有一个不被允许的
能量间隔。
O
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离子间距
能带重叠示意图
电子在能带中的分布： 1、每个能带可以容纳的电子数等于与该能带相应 的原子能级所能容纳的电子数的N倍（N是组成晶 体的原子个数）。