本征激發(fā)產(chǎn)生自由電子一空穴對(duì)
發(fā)布時(shí)間:2013/10/13 17:31:57 訪問(wèn)次數(shù):6637
晶體中的共價(jià)鍵具有較強(qiáng)的結(jié)合力,若無(wú)外界能量的激發(fā),SER2918H-472KL在熱力學(xué)溫度零度(-273℃)時(shí),價(jià)電子無(wú)力掙脫共價(jià)鍵的束縛,晶體中不存在自由電子,其導(dǎo)電能力相當(dāng)于絕緣體。
在室溫或光的照射下,因熱或光的激發(fā),少數(shù)價(jià)電子可以獲得足夠的能量而掙脫共價(jià)鍵的束縛成為自由電子,同時(shí)在原來(lái)共價(jià)鍵上,留下相同數(shù)量的空穴,這種現(xiàn)象稱(chēng)為本征激發(fā)。在本征半導(dǎo)體中,每激發(fā)出來(lái)一個(gè)自由電子,就必然在共價(jià)鍵上留下一個(gè)空穴?梢(jiàn),自由電子和空穴總是相伴而生,成對(duì)出現(xiàn),稱(chēng)為自由電子一空穴對(duì),如圖1.1.2所示。自由電子帶負(fù)電荷,空穴因原子失去電子而產(chǎn)生,故帶正電荷。由于它們都是攜帶電荷的粒子,又稱(chēng)為載流子。在沒(méi)有外加電場(chǎng)作用時(shí);自由電子和空穴的運(yùn)動(dòng)是雜亂無(wú)章的,不會(huì)形成電流。
圖1.1.1硅或鍺晶體的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu) 圖1.1.2本征激發(fā)產(chǎn)生自由電子一空穴對(duì)
當(dāng)半導(dǎo)體兩端加上外電場(chǎng)時(shí),半導(dǎo)體中的載流子將產(chǎn)生定向運(yùn)動(dòng),稱(chēng)為漂移運(yùn)動(dòng)。其內(nèi)部將出現(xiàn)兩部分電流:一部分是自由電子在外電場(chǎng)作用下逆電場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)形成的電子電流;另一部分是空穴在外電場(chǎng)作用下順電揚(yáng)方向運(yùn)動(dòng)形成的空穴電流。由于自由電子和空穴所帶的電荷極性相反,它們的運(yùn)動(dòng)方向也是相反的,而形成的電流方向則是一致的,即流過(guò)外電路的電流等于兩者之和。溫度越高,本征激發(fā)產(chǎn)生的自由電子一空穴對(duì)越多,即載流子數(shù)目越多,產(chǎn)生的電流越大。
在半導(dǎo)體中,同時(shí)存在著電子導(dǎo)電和空穴導(dǎo)電,這是半導(dǎo)體導(dǎo)電方式的最大特點(diǎn)。
晶體中的共價(jià)鍵具有較強(qiáng)的結(jié)合力,若無(wú)外界能量的激發(fā),SER2918H-472KL在熱力學(xué)溫度零度(-273℃)時(shí),價(jià)電子無(wú)力掙脫共價(jià)鍵的束縛,晶體中不存在自由電子,其導(dǎo)電能力相當(dāng)于絕緣體。
在室溫或光的照射下,因熱或光的激發(fā),少數(shù)價(jià)電子可以獲得足夠的能量而掙脫共價(jià)鍵的束縛成為自由電子,同時(shí)在原來(lái)共價(jià)鍵上,留下相同數(shù)量的空穴,這種現(xiàn)象稱(chēng)為本征激發(fā)。在本征半導(dǎo)體中,每激發(fā)出來(lái)一個(gè)自由電子,就必然在共價(jià)鍵上留下一個(gè)空穴?梢(jiàn),自由電子和空穴總是相伴而生,成對(duì)出現(xiàn),稱(chēng)為自由電子一空穴對(duì),如圖1.1.2所示。自由電子帶負(fù)電荷,空穴因原子失去電子而產(chǎn)生,故帶正電荷。由于它們都是攜帶電荷的粒子,又稱(chēng)為載流子。在沒(méi)有外加電場(chǎng)作用時(shí);自由電子和空穴的運(yùn)動(dòng)是雜亂無(wú)章的,不會(huì)形成電流。
圖1.1.1硅或鍺晶體的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu) 圖1.1.2本征激發(fā)產(chǎn)生自由電子一空穴對(duì)
當(dāng)半導(dǎo)體兩端加上外電場(chǎng)時(shí),半導(dǎo)體中的載流子將產(chǎn)生定向運(yùn)動(dòng),稱(chēng)為漂移運(yùn)動(dòng)。其內(nèi)部將出現(xiàn)兩部分電流:一部分是自由電子在外電場(chǎng)作用下逆電場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)形成的電子電流;另一部分是空穴在外電場(chǎng)作用下順電揚(yáng)方向運(yùn)動(dòng)形成的空穴電流。由于自由電子和空穴所帶的電荷極性相反,它們的運(yùn)動(dòng)方向也是相反的,而形成的電流方向則是一致的,即流過(guò)外電路的電流等于兩者之和。溫度越高,本征激發(fā)產(chǎn)生的自由電子一空穴對(duì)越多,即載流子數(shù)目越多,產(chǎn)生的電流越大。
在半導(dǎo)體中,同時(shí)存在著電子導(dǎo)電和空穴導(dǎo)電,這是半導(dǎo)體導(dǎo)電方式的最大特點(diǎn)。
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