http://140.120.11.150/~ael/lecturenote/2_2.pdf
Electrons, like stones, which fall.
Holes, like bubbles, which float.
導體中原子間的鍵結都是共價鍵，假如所有的共價鍵都是完整的，晶格中
就沒有可導電的自由電子，那麼他應該是絕緣體才對。故一般半導體在0K
是絕緣體。
在室溫時，少部分共價鍵中的電子吸收了足
夠的熱能跳出他的鍵結位置，進入共價鍵間
的空間，而大部分的鍵結還是完整的，只要
電子不回到空出的鍵結位置，他可以在晶格
的空間中游動，因此可以導電。這個可以移
動的電子我們稱為導電電子(conduction
electron)。
電子跳出後在A還留下了一個空位，其他共
價鍵的電子，有可能去填充此空位。在沒有
空位時，由於原子核的電荷和電子的電荷完
全抵銷，故不帶電，成電中性；而在空位附
近由於少了個電子，等效上是帶了一個基本
單位的正電。因此，空位的移動，我們可以
看成是一個正電荷的移動，也可以導電。這
個能夠導電的空位稱為電洞(hole) 。
導電電子與電洞均可導電，都稱為載體
(carriers)。
價電帶填滿，沒有電流
t1
t2
t3
t4
有空位時，空位附近的
電子可受到電場影響佔
領空位
t1
t2
t3
t4
等效可視為帶正電的
電洞受電場影響而移
動
電子與電洞的平衡
---產生(generation)與復合(recombination)
在純的半導體(intrinsic semiconductor)中，導電電子與電洞是成對出現的，
也就是說一個電子離開共價鍵形成導電電子的同時一定留下一個電洞，
因此電子的濃度n(1/cm3)和電洞的濃度p(1/cm3)必然相同，即
n=p=ni=pi
ni及pi代表純半導體中之導電電子及電洞的濃度，或稱固有濃度(intrinsic
concentration)
沒有摻雜質的純半導體：固有半導體(intrinsic semiconductor)，
摻有雜質的不純半導體：非固有半導體(extrinsic semiconductor)
波茲曼常數- 维基百科，自由的百科全书
zh.wikipedia.org/zh-hk/波茲曼常數
原子內的世界 - Enhancing Science Learning Through ...
resources.edb.gov.hk/physics/articleIE/insideatom/insideatom_c.htm
波茲曼常數（Boltznmann Constant） - 高瞻自然科學教學資源 ...
highscope.ch.ntu.edu.tw/wordpress/?p=17201
[DOC]
前者可提供20至160電子伏特之光子能量，恰為擷取價電子能譜與Si 2p, Al 2p和 .... 能之399.16電子伏特處出現一新的增溫能譜峰，此峰距室溫峰有1.24電子伏特。
以同步輻射光電子發射技術來研究
psroc.phys.ntu.edu.tw/bimonth/v27/687.doc
[DOC]
開啟檔案
eshare.stust.edu.tw/EshareFile/2011_5/2011_5_aa80d181.doc
由 蘇子翔 著作 - 2011
原子的中心是帶正電子的原子核，原子核外面圍繞著帶負電的電子，電子圍繞原子核 ... 絕緣體材料之能隙高度很大（大於9 電子伏特），在室溫環境下，價電帶內的電子 ...
[PDF]
在室溫時，少部分共價鍵中的電子吸收了足 ... 常見半導體在室溫的固有電子濃度及帶溝 ... 帶溝的大小，一般以電子伏特(eV)為單位，和共價鍵的強度有關，共價鍵強.
半導體中的導電載子---電子與電洞導體中原子間的鍵結都是共 ...
140.120.11.150/~ael/lecturenote/2_2.pdf
成大研發快訊- 文摘【第二十四卷第六期】
proj.ncku.edu.tw/research/articles/c/20130802/2.html
[DOC]
解析：0K時鍺的能隙為0.78eV(電子伏特)。 4.【 D 】 在室溫下之矽晶體，欲使電子由其共價鍵中釋放出來而成為自由電子，至少需要多少能量？(A)1.21eV (B)0.78eV ...
電子學
192.192.135.11/s01/11/06/file/20140701174141.doc
Energies in electron volts - HyperPhysics
hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/electric/ev.html
已翻譯： 能在電子伏特- HyperPhysics
Energies in Electron Volts. Room temperature thermal energy of a molecule ... Approximate energy of an electron striking a color television screen (CRT display
[PDF]
動能約為一電子伏特。因此，一物體在室溫（約凱氏300. 度）之下，分子的平均動能大約是一電子伏特的三十分. 之一。 能的來源. 前面曾提到能有不同的形態，各形態之 ...
能量的概念與轉換
ejournal.stpi.narl.org.tw/NSC_INDEX/Journal/EJ0001/.../9305-11.pdf
產生(generation)與復合(recombination)
•在共價鍵中的電子必須吸收足夠的能量才能跳出形成電子與電洞，而所需
之最小能量稱做帶溝(band gap) Eg，而這個過程叫做產生(Generation)。
•所吸收的能量可以是晶格的振動能量（熱能），光子的能量（輻射），或
高速粒子的能量。當能量不足時，共價鍵的電子並不吸收。
•帶溝的大小，一般以電子伏特(eV)為單位，
•當導電電子在晶格中碰到了電洞，他們有機會結合形成填滿的共價鍵，並
放出和帶溝差不多的能量，放出能量的形式一般可以是熱能（晶格的振盪）
或光子。這個過程我們稱為復合(Recombination)。
•矽的帶溝較鍺為大，也就是說矽的共價鍵較鍺強，在室溫時破壞的共價
鍵較少，固有的導電電子電洞的濃度矽就較鍺為低。
•同樣的四價元素碳(C)，排列成和矽相同的鑽石結構，由於共價鍵非常
的強，帶溝遠比矽大，在室溫時幾乎沒有導電電子與電洞，故為絕緣體。
當然這裡應該可以想得到，當溫度夠高時，鑽石也可以是半導體！！
+ +
¬¾¾¾¾¾¾
¾¾¾¾¾¾®
e- h
復合（放出能量）
產生（吸收能量）
共價鍵
產生與復合互為逆反應，我們可以用類似化學反應式的形式寫出：
這個可逆反應的反應熱大約是帶溝的能量。其中e-代表導電電子，h+代
表電
應用電子學2-19
中興物理孫允武
化學平衡：Law of Mass Action (群體作用定律)
K T e E kT
A B
C D
A B C D ( ) /
[ ][ ]
[ ][ ] -D + =
¬
®
+
DE
例：H2O H++OH- [H+][OH-] =10-14 cm-6
np K T e Eg kT / [e ][h ] ( ) - + = = -
對純半導體E kT
i
np n T BT e g 2 ( ) 3 / - = =
B：和材料有關的常數
T：絕對溫度
k：波茲曼常數Boltzmann constant 8.62×10-5 eV/K
No comments:
Post a Comment