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DP读书:《半导体物理学(第八版)》(一)绪论 3min速通


DP读书:《半导体物理学(第八版)》刘恩科

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3min速通半导体物理之绪论

  • DP读书:《半导体物理学(第八版)》刘恩科
  • 绪论
  • 第一章 半导体中的电子状态
  • 1.1 半导体的晶格结构和结合性质
  • 1.1.1 金刚石型结构和共价键
  • 1.1.2 闪锌矿型结构和混合键
  • 1.1.3 纤锌矿型结构
  • 1.2 半导体中电子的状态和能带
  • 1.2.1 原子的能级和晶体的能带
  • 1.2.2 半导体中电子的状态和能带
  • 1.2.3 导体、半导体、绝缘体的能带


绪论

DP读书:《半导体物理学(第八版)》(一)绪论 3min速通_学习_02

第一章 半导体中的电子状态

1.1 半导体的晶格结构和结合性质

1.1.1 金刚石型结构和共价键
  • 金刚石型结构:金刚石型结构是最简单的立方晶格结构,其中每个原子都与其他四个原子通过共价键结合。这种结构在硅和锗等半导体中很常见。
  • 共价键:在金刚石型结构中,原子之间通过共享电子形成共价键。这种键合方式使得电子在原子间移动而不容易被外部电场影响,从而形成了半导体的特性。



金刚石型结构

共价键

电子共享

不易受外部电场影响

形成半导体特性


1.1.2 闪锌矿型结构和混合键
  • 闪锌矿型结构:闪锌矿型结构是另一种常见的半导体结构,其中原子以四面体方式排列,但键合方式与金刚石型略有不同。
  • 混合键:在闪锌矿型结构中,原子之间的键合不再是纯粹的共价键,而是包含了一定的离子键和金属键成分,这使得电子状态更加复杂。







闪锌矿型结构

混合键

原子四面体排列

键合方式与金刚石型不同

包含离子键成分

包含金属键成分

电子状态更复杂


1.1.3 纤锌矿型结构
  • 纤锌矿型结构:纤锌矿型结构是另一种半导体结构,其特点是原子排列成六方密堆积,形成六边形晶格。
  • 特性:纤锌矿型结构中的原子间距较大,使得电子更容易受到外部电场的影响,从而影响了其电子状态和导电性质。

1.2 半导体中电子的状态和能带

1.2.1 原子的能级和晶体的能带
  • 原子的能级:原子中的电子占据特定的能级,这些能级是分立的。
  • 晶体的能带:在晶体中,由于原子之间的相互作用,电子的能级会形成连续的能带。
1.2.2 半导体中电子的状态和能带
  • 半导体的能带结构:半导体中的能带结构包括价带、导带和禁带。价带中的电子在室温下是填满的,而导带是空的。禁带是价带和导带之间的能量区域,其中的电子不易被激发。
  • 电子的激发和跃迁:当外部能量(如光照)作用于半导体时,价带中的电子可以被激发到导带,从而产生电流。
1.2.3 导体、半导体、绝缘体的能带
  • 导体的能带:导体的能带结构中,导带与价带之间的禁带宽度很小,因此电子容易从价带跃迁到导带,形成良好的导电性能。
  • 半导体的能带:半导体的禁带宽度适中,需要在一定的外部能量作用下才能实现电子的跃迁和导电。
  • 绝缘体的能带:绝缘体的禁带宽度很大,电子很难从价带跃迁到导带,因此导电性能很差。












能带结构

导体

半导体

绝缘体

禁带宽度很小

禁带宽度适中

禁带宽度很大

电子容易跃迁

需要外部能量

电子难跃迁

良好导电性能

导电性能适中

导电性能很差


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