半导体的禁带宽度大小对它的用途有何影响请举例说明

半导体的禁带宽度大小对它的用途有何影响请举例说明,第1张

禁带宽度对于半导体器件性能的影响非常大,它直接决定着器件的耐压和最高工作温度;比如氮化镓禁带宽度很大,即便高温价带电子也很难吸收大于Eg的热辐射的能量跳变到导带,这样就能继续发挥半导体作用,同理因为跃迁能量较大,所以GaN更难被击穿,因此常用作高压耐高温器件,也有很高的抗辐射性能。

另一方面,通过掺杂调节禁带宽度可以制作高电子迁移率晶体管(HEMT,High Electron Mobility Transistor)。这种器件及其集成电路都能够工作于超高频(毫米波)、超高速领域,原因就在于它采用了异质结及其中的具有很高迁移率的所谓二维电子气来工作的;而高迁移率的原因部分在于禁带宽度不同的半导体组成异质结。

相关的东西很多,我也在学习之中,互勉~

     半导体导电能力强弱从材料的角度上来说是看禁带宽度,禁带宽度较窄,价带的电子容易跃迁到导带上,在价带形成空穴。这样同样电压下跃迁的电子更多。同理绝缘体就是禁带宽度非常大,很难跃迁,所以没有自由载流子;而导体是没有禁带,所以导电容易。

      n*p=ni^2  半导体禁带宽度随着温度上升而下降,ni上升,载流子浓度上升,导电能力就有所提升。如果用电阻定义电压电流关系的话,是变小。

    半导体中电流分漂移电流与扩散电流。以N型半导体为例:J= qnμE + q D dn/dx

其中μ为电子迁移率 ,D为扩散系数。如果从导电来看,可以先不看扩散电流也就是加号后面的部分。从而有J= qnμE,E是外加的电场,你可以考虑成电源的影响。n是电子密度,载流子密度。而从欧姆定律可以推出J = σE  从而可以清楚地看出 σ = qnμ。 而σ 就是电导率,也就是所谓的电阻率的倒数,所以我认为导电能力强可以说电导率高,你也可以看成电阻率小。楼上所说的我觉得是器件而不是从半导体角度来说的,他指的是PN结。

    光照产生的大量的电子空穴对,也就是载流子。导电也就是电流的形成是由载流子的定向 运动形成的,所以光照使得导电能力强,也就是同等电压条件下,电流加大。

    最后说说你的第一个问题:金属电阻率随着温度上升而加大,半导体随着温度上升而减少。这是正确的,但是造成这种现象的并不是一个原因。还从电流公式来看J= qnμE,在忽略了扩散电流的情况下,电流由上式给出。q常量  E为你加的电场都与温度无关。

    前面说过了金属没有禁带,所以载流子浓度不随着温度变化而有很大变化,但是随着温度的上升,晶格振动加强,散射加剧,迁移率下降,所以电流降低,电阻加大。

    然后半导体同我在1中所讲。

简单的说金属可以当作导体;而半导体,指常温下导电性能介于导体(conductor)与绝缘体之间的材料。半导体在收音机、电视机以及测温上有着广泛的应用。二极管是半导体。绝缘体是不可以导电的。

金属中,由于组成金属的原子中的价电子占据的能级是部分占满的,所以金属是良好的导体。

绝缘体和半导体类似,下面都是已被电子占满的满带,中间是禁带,上面是空带。所以在热力学零度时,在外电场的作用下并不导电。

当外界条件变化时,就有少量电子被激发到空带上去,在外场作用下就会参与导电。而绝缘体只是禁带宽度太大,激发电子需要很大的能量,在通常温度下,激发上去的电子很小,导电性差。

原理:

在固体金属内部构成其晶格结点上的粒子,是金属原子或正离子,由于金属原子的价电子的电离能较低,受外界环境的影响(包括热效应等),价电子可脱离原子,且不固定在某一离子附近,而可在晶格中自由运动,常称它们为自由电子。正是这些自由电子将金属原子及离子联系在一起,形成了金属整体。这种作用力称为金属键。

以上内容参考:百度百科-能带理论


欢迎分享,转载请注明来源:夏雨云

原文地址:https://www.xiayuyun.com/zonghe/331406.html

(0)
打赏 微信扫一扫微信扫一扫 支付宝扫一扫支付宝扫一扫
上一篇 2023-05-03
下一篇2023-05-03

发表评论

登录后才能评论

评论列表(0条)

    保存