半導體01 在討論雙原子系統的時候，必須將庖立不相容原理列入考慮，在各個獨立原子的電子能階En上，最多只有容納兩個自轉方向相反的電子，因此整個系統最多可以容納四個電子，但是當兩個原子相互靠進而形成同一個系統時，在同一個能階En上只能容納兩個電子，此時獨立原子的能階En就會分裂成兩個能量稍有差異的能階以容納四個電子。換言之，使兩個原子相互靠近不僅會影響獨立原子的電子能階，同時也會使獨立原子的每一個電子能階再輕微地分裂成兩個獨立的電子能階，兩個原子靠得越近，彼此的作用力就越大，可以預期的是能階的分離現象也就越明顯

半導體概論報告

作業一：能帶的形成

                 

 

 

　　　　　　　　　組員：陳政宇499L0016（繪圖．資料收集）

                     　 黃智揚499L0019（彙整．資料收集）

                      　薛志順499L0033（輸入．資料收集）

                     　 葉星酉499L0102（彙整．資料收集）

                     　 張簡瑞祈499L0041（輸入．資料收集）

 

 

　　在討論雙原子系統的時候，必須將庖立不相容原理列入考慮，在各個獨立原子的電子能階E_n上，最多只有容納兩個自轉方向相反的電子，因此整個系統最多可以容納四個電子，但是當兩個原子相互靠進而形成同一個系統時，在同一個能階E_n上只能容納兩個電子，此時獨立原子的能階E_n就會分裂成兩個能量稍有差異的能階以容納四個電子。換言之，使兩個原子相互靠近不僅會影響獨立原子的電子能階，同時也會使獨立原子的每一個電子能階再輕微地分裂成兩個獨立的電子能階，兩個原子靠得越近，彼此的作用力就越大，可以預期的是能階的分離現象也就越明顯。

　　當更多的原子被加入而形成晶格結構時，每個電子所遭受到的作用力變得更加強大，能階的分佈也發生其他的變化，庖立不相容原理再一次地發揮限制力，使得每一個能階再進一步細分成包含更多但能量差距很小的能階，並展現晶體的特性。原有獨立原子的電子能階都會分裂許多次，每個原子的能階群在系統中會形成新的能階，亦即當系統中有N個原子時，原有的能階（energy level）E_n會分裂成N個不同的能階群而形成能帶（energy band），且最多可容納2N個電子（因為自轉方向的關係）。

 

 

 

半導體的能量帶圖（Energy band diagram）

半純質半導體的能量帶圖與電子－電洞的產生情況

高溫：KT≧Eg時，價電子帶中的價電子受熱而被激勵（獲的高能量），飛越禁制能帶進入傳導帶而成自由電子。這時，價電子帶中將形成價電子逸脫的空穴（電洞），由於電洞與自由電子皆能導電，因此係半導體的電阻隨之降低。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

雜質半導體的能量帶圖（矽）

 

 

 

矽純質半導體中添加導電型雜質時，禁制能帶中將形成能量準位（能夠在該能量狀態中獲取電子的區域）。在P型雜質（硼：B）的情況，該準位在價電子帶

的上方；N型雜質則在傳導帶的下方。在常溫下，P型的準位自價電帶子獲取電子而形成電洞，因此稱為「受體準位」；N型的準位則可將電子供給至

傳導帶使成為自由電子，故稱為「施體準位」。另外，P型、N型雜質分別稱為「受體」與「施體」。

 

 

 

 

參考文獻：

1.          半導體元件物理與其在積體電路上的應用

　　原著：Richard S.Muller．Theodore I.Kamins．Mansun Chan

　　譯者：羅文忠．龔正

　　出版社：學銘圖書有限公司．歐亞書局有限公司

 

2.          圖解半導體－科技業的黑色煉金術

 

原著：菊地正典

 

譯者：王政友

 

出版社：世茂出版社