半导体器件物理半导体器件物理江西科技师范大学半导体器件物理第第11章章半导体特性半导体特性1.11.1半导体的晶格结构半导体的晶格结构1.21.2半导体的导电性半导体的导电性1.31.3半导体中的电子状态和能带半导体中的电子状态和能带1.41.4半导体中的杂质与缺陷半导体中的杂质与缺陷1.51.5载流子的运动载流子的运动1.61.6非平衡载流子非平衡载流子1.71.7习题习题半导体器件物理半导体器件物理江西科技师范大学半导体器件物理半导体材料的晶格结构电子和空穴的概念半导体的电性能和导电机理载流子的漂移运动和扩散运动非平衡载流子的产生和复合●●----本章重点本章重点半导体器件物理半导体器件物理江西科技师范大学半导体???件物理半导体的晶格结构半导体的晶格结构1.11.1电阻率介于导体和绝缘体之间电阻率介于导体和绝缘体之间。导体(电阻率小于。导体(电阻率小于1010--88Ω·mΩ·m),),绝缘体(电阻率大于绝缘体(电阻率大于101066Ω·mΩ·m)。)。半导体半导体五种常见的晶格结构五种常见的晶格结构●●简单立方结构简单立方结构●●体心立方结构体心立方结构●●面心立方结构面心立方结构●●金刚石结构金刚石结构●●闪锌矿结构闪锌矿结构晶体晶体自然界中存在的固体材料,按其结构形式不同,可以分为晶自然界中存在的固体材料,按其结构形式不同,可以分为晶体(如石英、金刚石、硫酸铜等)和非晶体(玻璃、松香、沥青等)。体(如石??、金刚石、硫酸铜等)和非晶体(玻璃、松香、沥青等)。釙釙(Po)(Po)半导体器件物理半导体器件物理江西科技师范大学半导体器件物理晶体的原子按一晶体的原子按一定规律在空间周定规律在空间周期性排列,称为期性排列,称为晶格。晶格。体心立方结构体心立方峁?钠(钠(NaNa))钼(钼(MoMo))钨(钨(WW))半导体器件物理半导体器件物理江西科技师范大学半导体器件物理面心立方结构面心立方结构铝(铝(AlAl))铜(铜(CuCu))金(金(AuAu))银(银(AgAg))半导体器件物理半导体器件物理江西科技师范大学半导体器件物理金刚石结构金刚石结构硅(硅(SiSi))锗(锗(GeGe))由两个面心立方结构由两个面心立方结构沿空间对角??错开四沿空间对角线错开四分之一的空间对角线分之一的空间对角线长度相互嵌套而成。长度相互嵌套而成。半导体器件物理半导体器件物理江西科技师范大学半导体器件物理大量的硅(大量的硅(SiSi)、锗)、锗((GeGe)原子靠共价键)原子靠共价键结合组合成晶体,每结合组合成晶体,每个原子周围都有四个个原子周围都有四个最邻近的原子,组成最邻近的原子,组成正四面体结构,正四面体结构,。这。这四个原子分别处在正四个原子分别处在正四面体的四个顶角上,四面体的四个顶角上,任一顶角上的原子各任一顶角上的原子各贡献一个价电子和中贡献一个价电子和中心原子的四个价电子心原子的四个价电子分别组成电子对,作分别组成电子对,作为两个原子所共有的为两个原子所共有的价电子对。价电子对。半导体器件物理半导体器件物理江西科技师范大学半导体器件物理闪锌矿结构闪锌矿结构砷化镓(砷化镓(GaAsGaAs))磷化镓磷化镓(GaP)(GaP)硫化锌硫化锌(ZnS)(ZnS)硫化镉硫化镉(CdS)(CdS)半导体器件物理半导体器件物理江西科技师范大学半导体器件物理元素半导体元素半导体化合物半导体化合物半导体硅(硅(SiSi))锗(锗(GeGe))ⅢⅢ族元素族元素[[如铝如铝(Al)(Al)、镓、镓(Ga)(Ga)、铟、铟(In)](In)]和和ⅤⅤ族元族元素素[[如磷如磷(P)(P)、砷、砷(As)(As)、、锑锑(Sb)](Sb)]合成的合成的ⅢⅢ--ⅤⅤ族族化合物都是半导体材料化合物都是半导体材料半导体器件物理半导体器件物理江西科技师范大学半导体器件物理假使体心结构的原子是刚性的小??,且中心原子与立方体八个角落假使体心结构的原子是刚性的小球,且中心原子与立方体八个角落的原子紧密接触,试算出这些原子占此体心立方单胞的空间比率。的原子紧密接触,试算出这些原子占此体心立方单胞的空间比率。例例11--112/3a2/3a2/3a2/3a解解半导体器件物理半导体器件物理江西科技师范大学半导体器件物理练习练习假使面心结构的原子是刚性的小球,且面中心原子与假使面心结构的原子是刚性的小球,且面中心原子与面顶点四个角落的原子紧密接触,试算出这些原子占此面面顶点四个角落的原子紧密接触,试算出这些原子占此面心立方单胞的空间比率。心立方单胞的空间比率。解解半导体器件物理半导体器件物理江西科技师范大学半导体器件物理例例11--22硅(硅???SiSi)在)在300K300K时的晶格常数为时的晶格常数为5.43?5.43?。请计算出每立方厘米体。请计算出每