为什么半导体的禁带宽度与温度有关,而与掺杂浓度无关?

为什么半导体的禁带宽度与温度有关,而与掺杂浓度无关?,第1张

我来回答一下,本人某电微电子科学与工程专业,有表述不当之处,望批评指正。影响半导体禁带宽度的因素主要有两种:温度与掺杂浓度。(以si、Ge、GaAs半导体为主)1、半导体禁带宽度具有负温度系数: 从原子到晶体,经过价键杂化(即:sp3杂化),一条原子能级一般对应多个能带。当温度升高时,晶体的原子间距增大,能带宽度虽然变窄,但禁带宽度却是减小的。(这里解释一下,虽然原子间距增大了,并且能带宽度变窄了,但是此时有多条能带,相对来说,禁带宽度是变小的);2、掺杂浓度升高时,由于杂质能级的出现,可能导致禁带宽度变窄:其实这一点从本质来解释是不太好理解的,我这里举个例子,再给出我个人的一些理解,希望可以帮助你理解这一点。例:在BJT中,发射区高掺杂会导致禁带宽度变窄。我个人理解是,有了杂质能级的加入,导电性增强,就像把禁带宽度一分为二,原先的阻碍减少了一部分,相当于禁带宽度变窄了。(纯属个人理解)

半导体禁带宽度是指半导体材料的能带宽度,也就是半导体材料中电子和空穴的能带宽度。它是由半导体材料的光学带隙值决定的,即半导体材料的能带宽度等于其光学带隙值。一般来说,半导体材料的能带宽度最小为200meV,最大可达500meV。因此,半导体禁带宽度的最小值是200meV,最大值是500meV。

PN结材料的禁带宽度的测量要恒流条件符号为Eg导带的最低能级和价带的最高能级之间的能。固体物理学的量。SI单位:J(焦〔耳〕)。并用的非SI单位:eV(电子伏)。1 eV = (1.602 177 33±0.000 000 49)×10-19J。禁带宽度(Band gap)是指一个能带宽度(单位是电子伏特(ev)),固体中电子的能量是不可以连续取值的,而是一些不连续的能带,要导电就要有自由电子存在,自由电子存在的能带称为导带(能导电),被束缚的电子要成为自由电子,就必须获得足够能量从价带跃迁到导带,这个能量的最小值就是禁带宽度。例如:室温下(300K),锗的禁带宽度约为0.66ev;硅的禁带宽度约为1.12ev;砷化镓的禁带宽度约为1.424ev;氧化亚铜的禁带宽度约为2.2eV。禁带非常窄的一般是金属,反之一般是绝缘体。半导体的反向耐压,正向压降都和禁带宽度有关序号 行业标准名称 行业标准代号 主管部门1 农业 NY 农业部 2 水产 SC 农业部 3 水利 SL 水利部 4 林业 LY 国家林业局 5 轻工 QB 国家轻工业局 6 纺织 FZ 国家纺织工业局 7 医药 YY 国家药品监督管理局 8 民政 MZ 民政部 9 教育 JY 教育部 10 烟草 YC 国家烟草专卖局 11 黑色金属 YB 国家冶金工业局 12 有色冶金 YS 国家有色金属工业局 13 石油天然气 ST 国家石油和化学工业局 14 化工 HG 国家石油和化学工业局 15 石油化工 SH 国家石油和化学工业局 16 建材 JC 国家建筑材料工业局 17 地质矿产 DZ 国土资源部 18 土地管理 TD 国土资源部 19 测绘 CH 国家测绘局 20 机械 JB 国家机械工业局 21 汽车 QC 国家机械工业局 22 民用航空 MH 中国民航管理总局 23 兵工民品 WJ 国防科工委 24 船舶 CB 国防科工委 25 航空 HB 国防科工委 26 航天 QJ 国防科工委 27 核工业 EJ 国防科工委 28 铁路运输 TB 铁道部 29 交通 JT 交通部 30 劳动和劳动安全 LD 劳动和社会保障部 31 电子 SJ 信息产业部 32 通信 YD 信息产业部 33 广播电影电视 GY 国家广播电影电视总局 34 电力 DL 国家经贸委 35 金融 JR 中国人民银行 36 海洋 HY 国家海洋局 37 档案 DA 国家档案局 38 商检 SN 国家出入境检验检疫局 39 文化 WH 文化部 40 体育 TY 国家体育总局 41 商业 SB 国家国内贸易局 42 物资管理 WB 国家国内贸易局 43 环境保护 HJ 国家环境保护总局 44 稀土 XB 国家计发委稀土办公室 45 城镇建设 CJ 建设部 46 建筑工业 JG 建设部 47 新闻出版 CY 国家新闻出版署 48 煤炭 MT 国家煤炭工业局 49 卫生 WS 卫生部 50 公共安全 GA 公安部 51 包装 BB 中国包装工业总公司 52 地震 DB 国家地震局 53 旅游 LB 国家旅游局 54 气象 QX 中国气象局 55 外经贸 WM 对外经济贸易合作部 56 海关 HS 海关总署 57 邮政 YZ 国家邮政局 注:行业标准分为强制性和推荐性标准。表中给出的是强制性行业标准代号,推荐性行业标准代号是在强制性行业标准代号后面加“/T”,例如国家轻工业局的推荐性行业标准代号是QB/T


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