在半导体中每个被激发到导带中的电子均会在共价带的键中逃逸一个电子而留下一个空缺的位置，即在能带框架下价带中出现一个空缺电子态.如图10一5b所示。在电场的作用下，晶体中逃逸电子的位置（空穴）可以认为是运动的，其通过其他价电子不断的填充不完整键来实现的（图10一5c）电场电场1自由电子00900n90t0)图10-5在本征Si中电导的电子键合模型。（a）激发前；（b）和(c)激发后的电子和空穴在外电场下的运动Cmeg/aol“02
© meg/aol ‘02 在半导体中,每个被激发到导带中的电子均会在共价带的键中逃逸一 个电子而留下一个空缺的位置,即在能带框架下价带中出现一个空缺 电子态,如图10－5b所示。在电场的作用下，晶体中逃逸电子的位置 （空穴）可以认为是运动的，其通过其他价电子不断的填充不完整 键来实现的（图10－5c）。 图10-5 在本征Si中电导的电子键合模型。（a）激发前；（b）和 (c) 激发 后的电子和空穴在外电场下的运动
空穴可以认为是具有与电子同样的电荷量，但符号相反。因此，在半导体中电子和空穴都会被点阵缺陷所散射。显然，由于在本征半导体中存在电荷粒子（自由电子和空穴），表示电导的（10一9）式必须(10-11)加入一项说明空穴电流的贡献来加以修正，即o= nleu+pleu式中p是每立方米中的空穴数，而μ是空穴迁移率。对于本征半导体每个被激发的电子越过带隙，在其后的价带中留下一个空穴，因此，n三p, 则= nlel( + )= pel( + )（10—12)meg/aol“02
© meg/aol ‘02 空穴可以认为是具有与电子同样的电荷量，但符号相反。因此，在半 导体中电子和空穴都会被点阵缺陷所散射。显然，由于在本征半导体 中存在电荷粒子（自由电子和空穴），表示电导的（10－9）式必须 加入一项说明空穴电流的贡献来加以修正，即 式中p是每立方米中的空穴数,而μk是空穴迁移率。对于本征半导体每 个被激发的电子越过带隙，在其后的价带中留下一个空穴，因此，n = p，则 ( ) ( ) e k e k n e p e e k n e p e （10－11） （10－12）
为了说明非本征半导性是如何完成的，再次考虑基本的半导体硅。一个硅原子有四个价电子，它们中的每一个都与4个相邻原子中的各一个价电子共价结合。现在假设有一个5价的杂质置换硅，它们可能来自周期表中VA族列中，如P,As和Sb。这些杂质原子的5个价电子只有4个可参与共价结合，因为相邻原子只有4个可能的键。剩下未参与键合的电子被弱的静电吸引在杂质原子周围，如图10一6a所示。这个电子的键能是相对的小（0.01电子伏特数量级），因此它很容易脱离杂质原子，从而成为自由电子或传导电子。这样一个电子的能态可从电子能带模型中得知。对于每一个弱键电子都存在单个能级即能态，该能态位于恰在导带底部下的带隙中（图10一7a）。电子的键能对应于把电子从某杂质态激发到导带中某能态所需的能量。每个激发事件贡献出一个单电子到导带中去（这类的杂质称为施主（donor）。由于每个施主电子是从杂质能态激发出来，因此在价带中没有对应的空穴产生。meg/aol“02
© meg/aol ‘02 • 为了说明非本征半导性是如何完成的，再次考虑基本的半导体硅。一个 硅原子有四个价电子，它们中的每一个都与4个相邻原子中的各一个价 电子共价结合。现在假设有一个5价的杂质置换硅，它们可能来自周期表 中VA族列中, 如P,As和Sb。这些杂质原子的5个价电子只有4个可参与共 价结合，因为相邻原子只有4个可能的键。剩下未参与键合的电子被弱的 静电吸引在杂质原子周围，如图10－6a所示。 这个电子的键能是相对的 小（0.01电子伏特数量级），因此它很容易脱离杂质原子，从而成为自 由电子或传导电子。 • 这样一个电子的能态可从电子能带模型中得知。 对于每一个弱键电子都 存在单个能级即能态，该能态位于恰在导带底部下的带隙中（图10－7a ）。电子的键能对应于把电子从某杂质态激发到导带中某能态所需的能 量。每个激发事件贡献出一个单电子到导带中去（这类的杂质称为施主 （donor）。由于每个施主电子是从杂质能态激发出来，因此在价带中没 有对应的空穴产生
电场OA图10一6本征n-型半导体电子键合模型。（b）多余电（a）5价磷原子取代硅原子：子激发后成为自由电子：（）自由电子在电场下的运动。A=0T-0T>0导带导带受主施主满带满带(a)N型(b)P型图10一7施主和受主Cmeg/aol“02
© meg/aol ‘02 图10－6 本征 n-型半导体电子键合模型。（a）5价磷原子取代硅原子；（b）多余电 子激发后成为自由电子；（c）自由电子在电场下的运动。 图10－7 施主和受主
室温所获得的热能足以从施主态激发大量的电子：而且，本征传导中逃逸的电子是极其少的，如图10.5b所示。因此，导带中的电子数目远超过价带中的空穴数（即n>>p（逃逸的电子数）），则（10一11）式中右边的第一项远大于第二项，则a=neu(1013)这类材料就称为n-型非本征半导体，它们的导电性主要由电子浓度所决定的。若在硅和锗中加入三价的置换杂质，如元素周期表IIIA中的AI.BGa.相反的效应就会发生。它们可以通过相邻键中的电子转移来逃脱杂质原子的束缚（图10一8），本质上，是电子和空穴的互换位置。meg/aol"02
© meg/aol ‘02 室温所获得的热能足以从施主态激发大量的电子;而且,本征传导中逃逸 的电子是极其少的，如图10.5 b所示。因此,导带中的电子数目远超过价 带中的空穴数（即n＞＞p（逃逸的电子数）），则（10－11）式中右边 的第一项远大于第二项，则 e n e （10－13） 这类材料就称为n-型非本征半导体，它们的导电性主要由电子浓度所 决定的。 若在硅和锗中加入三价的置换杂质，如元素周期表IIIA 中的Al,B,Ga, 相 反的效应就会发生。它们可以通过相邻键中的电子转移来逃脱杂质原子 的束缚（图10－8），本质上，是电子和空穴的互换位置