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集成电路设计---常用半导体器件课件.ppt


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、孤立原子能级原子中电子分层绕核运动,从能量观点看,在各层轨道上运动的电子具有一定的能量,这些能量是不连续的,只能取某些确定的数值,称为能级,可以用电子的能级来描述这些材料;2、共有化运动原子的电子壳层交叠;子壳层间电子相互转移运动。3、能带形成每个孤立原子某子壳层电子可能取的能量状态(能级)完全相同,但原子彼此靠近时,共有化运动使得电子就不仅受到原来所属原子的作用,还要受到其他原子的作用,这使得电子能量发生微小变化,孤立原子的每个能级将演化成由密集能级组成的准连续能带。孤立原子的每个能级都有一个能带与之对应,所有这些能带称为允许带,相邻两个允许带间的空隙代表晶体所不能占有的能量状态,称为禁带。Si+14n=1n=2n=3n=1n=2n=3导带、价带(满带)和禁带a、导带—激发态形成的能带;电子未填满或空带;电子在电场作用下形成电流。b、价带—价电子所填充的能带;如价带中所有量子态均被电子占满,称为满带,满带不具有导电作用。无任何电子占据的能带称为空带。c、禁带—导带与价带间的能量间隔。导带禁带价带EVEcEcEV41价带为未满带能导电2价带为满带,但禁带宽度为零,价带与较高的空带相交叠5电子遵循费米-狄拉克(Fermi-Dirac)统计分布规律。能量为E的一个独立的量子态被一个电子占据的几率为:费米分布函数晶体中电子的能量状态呈能带分布,那么晶体中电子本身又是如何按照能量分布的呢?空穴分布几率费米能级物理意义T=0K时:E<=EF,f(E)≈1E>EF,f(E)≈0费米能级以下能级完全被电子填满,费米能级以上的能级全空,没有一个电子T>0K时:E<EF,f(E)>1/2E=EF,f(E)=1/2E>EF,f(E)<½费米分布函数以EF点向两边对称伸展。物理意义:晶体中费米能级在能带中的位置反映了各能级电子占据的情况F(E)EEf01/21T7当E-EF》k0T时,对导带或价带中所有量子态,电子或空穴都可以用玻耳兹曼统计分布描述。由于分布几率随能量呈指数衰减,因此导带绝大部分电子(浓度)分布在导带底附近,价带绝大部分空穴分布在价带顶附近,起作用的载流子都在能带极值附近。载流子浓度与温度和费米能级的位置有关。价带顶附近导带底附近能带中的能级电子空穴*材料性质取决于其短程序:同一材料的非晶、多晶性质与单晶相同。10

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  • 时间2020-08-04