PN结,导带、满带、空带、禁带分别是什么意思?19
发布网友
发布时间:2023-09-29 23:33
我来回答
共1个回答
热心网友
时间:2024-10-21 14:23
PN结:采用不同的掺杂工艺,通过扩散作用,将P型半导体与N型半导*作在同一块半导体(通常是硅或锗)基片上,在它们的交界面就形成空间电荷区称为PN结(英语:PN junction)。PN结具有单向导电性,是电子技术中许多器件所利用的特性
以下内容转自知乎。
作者:acalephs
链接:https://www.hu.com/question/31683770/answer/52980207
来源:知乎
著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权,非商业转载请注明出处。
让我们从最基本的开始……以下如果没有特别说明主角都是电子。
首先从量子力学的基本假设——不连续性可以推出原子外电子的在条件一定的情况下只能取到某些特定的能量,这就是能级:
<img src="https://pic1.mg.com/50/9d4af36a610edc44b3ea9e5d73c4a514_hd.jpg" data-rawwidth="230" data-rawheight="216" class="content_image" width="230">(大家好,我是氢原子的电子能级)
当体系中有很多个原子的时候,由于原子间的相互作用,原子的能级会发生移动。原本相同的一条能级变成了一组差别很小的能级,这就是能带,也就是允带。由于能带内不同能级的能量差别非常小,所以很多时候在能带内可以忽略间隔,认为能量是连续的。
<img src="https://pic2.mg.com/50/266f0bd87745c9b8708a28109558c5c1_hd.jpg" data-rawwidth="388" data-rawheight="300" class="content_image" width="388">(在微扰影响下,左侧的能级扩展成了右侧的能带)
由于能带是由能级扩展而来,能带和能级一样,相互之间存在没有能级的间隔,这个间隔就是禁带,电子无法取到禁带中的能量。
当原子处于基态的时候,它的所有电子从最低能级开始依次向上填充。对于半导体,电子刚好填充到某一个能带满了,下一个能带全空。这些被填满的能带称为满带,满带中能量最高的一条称为价带。
由于电流的产生需要载流子发生定向运动,而价带中电子已经占据了所有可能的能级,绝大多数电子相邻位置上的态都已经被占据了,无法移动,所以价带中的电子可以认为是不导电的。
对于半导体,能量最高的一个价带,到能量更高的下一个能带之间有一个禁带,但是这个禁带的宽度(能量)不是很大,所以有一些电子有机会跃迁到下一个能带。由于这个能带几乎是空的,所以电子们跃迁到这个能带之后就可以自由地奔跑,这个能带就是导带。
(另外对于绝缘体,这个禁带宽度太大,基本上不可能有电子跃迁过去。对于金属,根本没有禁带,导带和价带直接重合了,既然最高的能带本身就不满那不需要跃迁就可以导电了。)
gt;需要注意的是以上的能带图、导带、价带的说法都是以电子为基准的(能级越高电子能量越大),如果是针对空穴,就是在导带中不导电(导带中全是空穴……),在价带中能导电。所以我们把(半导体内),导带中的电子和价带内的空穴合称载流子。
PN结,导带、满带、空带、禁带分别是什么意思?
由于能带是由能级扩展而来,能带和能级一样,相互之间存在没有能级的间隔,这个间隔就是禁带,电子无法取到禁带中的能量。当原子处于基态的时候,它的所有电子从最低能级开始依次向上填充。对于半导体,电子刚好填充到某一个能带满了,下一个能带全空。这些被填满的能带称为满带,满带中能量最高的一条称...
导带、价带、禁带、允带都是什么逻辑关系?
禁带的概念源于能带间的空隙,即电子无法跃迁至的区域,它代表着能量的壁垒。当原子处于基态,电子按顺序填充能级,直至满带——价带,其中能量最高的能级承载了所有电子。然而,价带电子由于位置饱和,几乎无法产生定向运动,因此在导电性上显得不活跃。在半导体中,禁带的存在并非绝对,它与价带之间存在微弱...
半导体是什么意思?
在极低温度下,半导体的价带是满带(见能带理论),受到热激发后,价带中的部分电子会越过禁带进入能量较高的空带,空带中存在电子后成为导带,价带中缺少一个电子后形成一个带正电的空位,称为空穴(图 1 )。导带中的电子和价带中的空穴合称电子 - 空穴对,均能自由移动,即载流子,它们在外电场作...
什么是价带?导带?禁带?
能带可以分成价带和导带。 价带是指基态下晶体未被激发的电子所具有的能量水平,或者说在正常状态下电子占据价带。 导带对应于激发态下晶体中被激发电子所具有的能量水平。被激发的电子占据导带,可以在晶体内自由流动成为自由电子。 在价带和导带之间还存在一个禁带。导带与价带 价带的能量低于导带,它也是...
pn结是怎么回事 p半导体是含空穴多的吧,n是电子多的吧,(这也不符合我...
1 空穴是一种等效粒子,如果价带的大量电子中有1个电子被激发到导带成为自由电子,则等效于价带中含有一个空穴,由于导带的自由电子可以导电,因此空穴在价带相应具有这一行为。价带中空穴的移动实际上是价带中大量电子移动的等效结果。2 p型半导体并非含空穴多,而是价带中可导电的空穴比本征半导体的价带多...
如何理解宽禁带?
能带的划分,包括价带(满带)、禁带和导带(空带),其中禁带的宽度至关重要,它决定了半导体材料的性质。如图1所示,宽禁带半导体,如碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN),其禁带宽度超过2.3电子伏特,使得它们展现出独特的性能。电子在能带中的旅程是量子力学的精彩演绎。想象一下,一个电子在真空中的自由运动...
能带和能带隙的原理
按照被电子不同的占有情况,能带可分为价带、满带、空带、导带。完全被电子占据的能带称为满带,完全未被占据的称为空带,部分被占据的称为导带,价电子占据的称为价带。价带可以是满带,也可以是导带。能带被电子占据的方式决定了介质的导电性能。若一介质有导带存在,那么在不大的外加电场(不至于...
为什么半导体中PN结的P区是负离子,N区的是正离子
由于自由电子和空穴浓度差的原因,有一些电子从N型区向P型区扩散,也有一些空穴要从P型区向N型区扩散。它们扩散的结果就使P区一边失去空穴,留下了带负电的杂质离子,N区一边失去电子,留下了带正电的杂质离子。开路中半导体中的离子不能任意移动,因此不参与导电。这些不能移动的带电粒子在P和N区...
半导体的定义
在极低温度下,半导体的价带是满带(见能带理论),受到热激发后,价带中的部分电子会越过禁带进入能量较高的空带,空带中存在电子后成为导带,价带中缺少一个电子后形成一个带正电的空位,称为空穴。空穴导电并不是实际运动,而是一种等效。电子导电时等电量的空穴会沿其反方向运动 。它们在外电场...
关于导体,半导体与非导体
在绝对零度温度下,半导体的价带(valence band)是满带(见能带理论),受到光电注入或热激发后,价带中的部分电子会越过禁带(forbidden band/band gap)进入能量较高的空带,空带中存在电子后成为导带(conduction band),价带中缺少一个电子后形成一个带正电的空位,称为空穴(hole),导带中的电子和价带中的空穴合称为电子...