固体电子器件SolidStateElectronicDevices

加 工 液 晶 显 示器
多晶
在小区域内 完全有序
多 晶 硅 -太阳能电池
单晶
整个晶体中 排列有序
单 晶 硅 -电 子 器件
集成电路制造
2 晶体结构
（ 1） 晶 体 的 共性
①均匀性； ④ 多 面 体 外 形；
②各向异性； ⑤对称性；
③熔点固定； ⑥衍射性。
2 晶体结构
（2）硅的结构和特性
+4 +4
锗 、 硅 和 砷 化镓能 带结构 的简约 布里渊 图示。
导体 ＜ 10-3
半导体 10-3～109
绝缘体 ＞109
1绪论
（1）导电性
➢
温 度 可 以 显 著改变 半导体 导电能 力；
➢
微 量 杂 质 可 以显著 改变半 导体导 电能力 ；
➢ 光 照 、 磁 场 、电场 等外界 因素也 可显著 改变半 导体的 导电能 力； ➢ 电 子 和 空 穴 晶体结构
4 半 导 体 中 杂 质和 缺陷能 级 5 载流子
3 半 导 体 中 的 电子 状态
6 载流子的浓度
7 载流子的输运
1绪论
什么是半导体？
（ 1） 导 电 性
➢ 电 阻 率 介 于 导体与 绝缘体 之间；
表 1 导体、半导体和绝缘体的电阻率范围
材料 电阻率ρ(Ωcm)
+4 +4
2 晶体结构
（3）晶向和晶面
2 晶体结构
（4） 硅片鉴别方法
[110]
第一篇 半导体物理基础
1绪 论 2 晶体结构
4 半 导 体 中 杂 质和 缺陷能 级 5 载流子
3 半 导 体 中 的 电子 状态
6 载流子的浓度
7 载流子的输运
3 半导体中的电子状态
电 子 受 到 原 子核和 其他电 子的共 同作用 。 静 电 引 力 （库 仑力） ，使电 子只能 在围绕 原子核 的轨道 上运动 。
半导体是一类性质可受光、热、磁、电，微量杂质等作用而改变其性质的材料。
1绪论
（2）分类- 组成
➢ 元素半导体 ➢ 无 机 化 合 物 半导体 ➢ 有 机 化 合 物 半导体
➢ 液态半导体
1绪论
按 原 子 或 分 子排列 规律性 分：
（2）分类
无定形（非晶）
不存在长程有序
或
应 用
几个尺度内有序
无 定 形 硅 薄 膜-
+
3 半导体中的电子状态
(3) 硅 的 能 带 对 于 硅 或 锗 晶体 ，由于 sp³轨 道杂化 ，本应 统一的 价带分 成上、 下各包 含2N个 量子态 的能带 。
下 能 带恰 好容纳 4N个价 电子而 形成满 带，上 能带则 成为没 有价电 子占据 的空带 。
3 半导体中的电子状态
(3) 硅 的 能 带
(1) 单 个 原 子 中 的电 子
轨道: 电 子 云 在 空 间分 布几率 最大值 ，即轨 道上， 电子出 现的几 率最大 。
原子核
电子
+
能级
E r
3 半导体中的电子状态
(2) 晶 体 中 的 电 子
能带
能级
由于晶体中原子的周期 性排列而使电子不再为单个 原子所有的现象，称为电子 共有化。
+
+
+