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（二）p型半导体 掺入三价杂质元素（硼， 铝，镓，铟）后，三价元 素原子只有三个价电子， 当其取代点阵中的硅原子 并与周围的硅原子形成共 价键时，必然缺少一个价 电子，形成一个空位置。 杂质原子接受的电子能量高于价带顶部能 量，但十分接近价带。 Ea是电子从价带跳到杂质原子能级所需能 量，称为受主能级；三价元素原子为受主杂 质。 在常温下，处于价带中的价电子都可以进 入受主 能级。所以每一个 三价杂质元素的 原子都能接受一个价电子，而在价带中产 生一个空穴。 P型半导体的电阻率为： 式中，NA为受主杂质浓度 杂质半导体特性 1)掺杂浓度与原子密度相比虽很微小，但是却能使载流子浓度极大地提高，因而导电能力也显著地增强。掺杂浓度愈大，其导电能力也愈强。 2)掺杂只是使一种载流子的浓度增加，因此杂质半导体主要靠多子导电。当掺入五价元素(施主杂质)时，主要靠自由电子导电；当掺入三价元素(受主杂质)时，主要靠空穴导电。 半导体材料及应用 《材料物理性能》——材料的电学性能 《材料物理性能》——材料的电学性能 IMPORTANT SEMICONDUCTORS: ELECTRONICS 《材料物理性能》——材料的电学性能 IMPORTANT SEMICONDUCTORS: OPTOELECTRONICS Cosiderations: ? Correct bandgap (Eg) for light emission/detection at appropriate wavelength. ? Substrate availability for high quality growth. 《材料物理性能》——材料的电学性能 能斯脱－爱因斯坦方程： 其中，D为扩散系数；n为载流子单位体积浓度；q为离子电 荷电量。 离子导电是离子在电场作用下的扩散现象，其扩散路径畅 通，离子扩散系数就高，导电率也就高。 根据σ＝nqμ可得 μ为离子迁移率；B为离子绝对迁移率，B＝μ/q 离子电导率和离子扩散系数间建立联系 离子导电的影响因素 温度的影响 温度以指数形式影响其电导率。 随着温度从低温向高温增加，其电阻率 的对数的斜率出现拐点，将整个区间分 为高温区的本征导电，低温区的杂质导 电。 《材料物理性能》——材料的电学性能 离子性质、晶体结构的影响 离子性质、晶体结构对离子导电的 影响是通过改变导电激活能实现的。 熔点高的晶体，结合力大，相应的 导电激活能也高，电导率就低； 晶体结构的影响是提供利于离子 移动的通路。 《材料物理性能》——材料的电学性能 点缺陷的影响 由于热激活，在晶体中产生Shottky缺陷或Frenkel缺陷，影响晶体中的扩散系数，以至影响到固体电解质的电导率。 此外，环境气氛变化，使离子型晶体的正负离子化学计量比发生变化，而生成晶格缺陷。如ZrO2中，氧的脱离形成氧空位。 《材料物理性能》——材料的电学性能 快离子导体(FIC) 具有离子导电的固体物质称为固体电解质。 快离子导体——电导率比正常离子化合物的电导率高出几个数量级的固体电解质。 常见的快离子导体分为三组： 银和铜的卤族和硫族化合物——金属原子在这些化合物中键合位置相对随意； 具有?-氧化铝结构的高迁移率的单价阳离子氧化物； 具有氟化钙结构的高浓度缺陷氧化物； 《材料物理性能》——材料的电学性能 快离子导体的电导率： 《材料物理性能》——材料的电学性能 快离子导体的结构特征： 晶体结构的主体是由一类占有特定位置的离子构成； 具有大量的空位，这些空位数量远膏腴可移动的离子数； 亚晶格点阵之间具有近乎相等的能量和相对低的激活能； 在点阵间总是存在通路，以至于沿着有利的路径可以平移。 《材料物理性能》——材料的电学性能 （二）玻璃的导电机理 第二节 半导体的电学性能 晶体结构： 《材料物理性能》——材料的电学性能 《材料物理性能》——材料的电学性能 半导体材料能带结构 《材料物理性能》——材料的电学性能 《材料物理性能》——材料的电学性能 《材料物理性能》——材料的电学性能 《材料物理性能》——材料的电学性能 直接带隙与间接带隙： 《材料物理性能》——材料的电学性能 《材料物理性能》——材料的电学性能 《材料物理性能》——材料的电学性能 《材料物理性能》——材料的电学性能 《材料物理性能》——材料的电学性能 一.本征半导体 在绝对零度和无外界影响的条件 下，半导体的空带中无运动的 电 子。但当温度升高或受光照射时， 也就是半导体受到热激发时，共价 键中的价电子由于从外界获得了能 量，其中部分获得了足够大能量的 价电子就可以挣脱束缚，离