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半導體禁帶寬度
鎖定
- 中文名
- 半導體禁帶寬度
- 外文名
- semiconductorenergygap
- 學 科
- 物理
- 常見測量方式
- 霍爾效應、光電導法
半導體禁帶寬度用途
禁帶中雖然不存在屬於整個晶體所有的公有化電子的能級,但是可以出現雜質、缺陷等非公有化狀態的能級——束縛能級。例如施主能級、受主能級、複合中心能級、陷阱中心能級、激子能級等。順便也説一句,這些束縛能級不只是可以出現在禁帶中,實際上也可以出現在導帶或者價帶中,因為這些能級本來就不屬於表徵晶體公有化電子狀態的能帶之列。
半導體禁帶寬度物理意義
半導體價帶中的大量電子都是價鍵上的電子(稱為價電子),不能夠導電,即不是載流子。只有當價電子躍遷到導帶(即本徵激發)而產生出自由電子和自由空穴後,才能夠導電。空穴實際上也就是價電子躍遷到導帶以後所留下的價鍵空位(一個空穴的運動就等效於一大羣價電子的運動)。因此,禁帶寬度的大小實際上是反映了價電子被束縛強弱程度的一個物理量,也就是產生本徵激發所需要的最小能量。
作為載流子的電子和空穴,分別處於導帶和價帶之中;一般,電子多分佈在導帶底附近(導帶底相當於電子的勢能),空穴多分佈在價帶頂附近(價帶頂相當於空穴的勢能)。高於導帶底的能量就是電子的動能,低於價帶頂的能量就是空穴的動能。
半導體禁帶寬度影響因素
半導體禁帶寬度與温度和摻雜濃度等有關:半導體禁帶寬度隨温度能夠發生變化,這是半導體器件及其電路的一個弱點(但在某些應用中這卻是一個優點)。半導體的禁帶寬度具有負的温度係數。例如,Si的禁帶寬度外推到0K時是1.17eV,到室温時即下降到1.12eV。
但是,對於常用的Si、Ge和GaAs等半導體,在由原子結合而成為晶體的時候,價鍵將要產生所謂雜化(s態與p態混合——sp3雜化),結果就使得一條原子能級並不是簡單地對應於一個能帶。所以,當温度升高時,晶體的原子間距增大,能帶寬度雖然變窄,但禁帶寬度卻是減小的——負的温度係數。
當摻雜濃度很高時,由於雜質能帶和能帶尾的出現,而有可能導致禁帶寬度變窄。