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,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。感谢,固体物理介绍,非晶体,:,如,玻璃、松香、沥青,晶体,（,微粒周期性重复排列）,：,如食盐、云母、金刚石,固体,固体物理是研究固体结构及其组成微粒之间相互作用和运动规律、说明其宏观性质及其应用学科,.,1/20,固体能带,绝缘体、导体和半导体能带特点,晶体结构和晶体分类,内 容,杂质半导体,pn,结,2/20,一,.,晶体结构,(crystal structure,),面心立方结构,立方结构,在晶体中，原子或离子周期性重复排列，形成晶格，或称为空间点阵。晶体中原子详细排列形式称晶体结构。,19.1,晶体结构和晶体分类,3/20,金刚石,体心立方,4/20,类型,结协力,方向性,饱和性,性能,导电性,硬度 熔点,离子晶体,离子键,无,弱,高,共价晶体,共价键,有,很低,高,分子晶体,范德瓦耳斯键,无,低,差,金属晶体,金属键,无,好,二,.,晶体分类,(Crystal classification),5/20,一维晶体点阵形成势能函数曲线,E,P,r,+,+,+,+,+,19.2,固体能带,(,Band theory of solid,),一,.,周期性势场和电子共有化,r,以钠为例，分析价电子在,Na,+,电场中势能特点。,电子能量,E,低，穿过势垒概率小，共有化程度低；,电子能量,E,高，穿过势垒概率大，共有化程度高。,E,+,d,E,6/20,能带形成,(,克朗尼格,-,朋奈模型,),Potential in crystal,7/20,其中,8/20,假设,但保留,bV,0,为有限值,（,2,）数值计算结果,9/20,电子在晶体中作共有化运动，处于三维周期性势场 中,结论：,二,.,能带和能带中电子分布,10/20,能带中电子分布,恪守 泡利不相容原理和能量最小原理,最多容纳电子数,2N,2N,2N,6N,6N,10N,一个能级分裂后所形成、密集能量范围,E,叫做能带,11/20,满带,空带,不参加导电,参加导电,参加导电,满带,一个能带中各能级都被电子填满,价带,由价电子能级分裂而形成能带,空带,在正常情况下没有电子填入能带,（导带）,（导带）,普通情况下，价带是被电子所填充能量最高能带。,例,能带对导电性影响,未填满价带,填满价带,导带,未填满能带及空带,（,普通与价带相邻,）,12/20,价带,19.3,绝缘体 导体 半导体,36eV,0.11.5eV,绝缘体,(insulator,),半导体,(semiconductor),价带,能带特点,13/20,锂,镁,铜 铝 银,导体,(conductor),（三种情况）,14/20,类型,掺有杂质,主要载流子,导电性能,本征半导体,无,电子 空穴,差,杂质,半导体,n,型,五价元素,(,砷或磷,),电子,提升,p,型,三价元素,(,硼或镓,),空穴,提升,一,.,半导体类型,(,semiconductor type,),19.4,杂质半导体,pn,结,15/20,杂质能级,1,.,n,型半导体,(n-type semiconductor),价带,10,-2,e,V,施主能级,二,.,杂质半导体,(,extrinsic semiconductor,),16/20,杂质能级,2,.,p,型半导体,(p-type semiconductor),价带,受主能级,10,-2,e,V,空穴,17/20,三,.pn,结,(pn junction,),pn,结中电场和电势差,p,区,能带升高，,n,区能带降低，形成势垒,1.pn,结中电场和势垒,18/20,pn,结中电场减弱，势垒降低，电子、空穴扩散轻易，形成正向宏观电流，并随电压改变。,pn,结中电场增强，势垒增高，电子、空穴扩散困难，形成很小反向电流。,2.,pn,结中电流和外加电压关系,正向电压,反向电压,E,E,19/20,10,20,30,10,20,0.4,0.8,20,30,半导体光电检测器,pn,结单向导电性,pn,结伏安特征曲线,U/,V,I,/mA,正向,反向,击穿电压,20/20,