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Si晶体能带及固体导电解释.doc

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卖家[上传人]：工****

文档编号：451919977

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根据共价键理论，当两个Si原子接近最外层电子也会发生能级分裂，分裂成SP3σ和SP3σ*两个能量状态当第三个原子接近前两个原子时，最外层电子也会带前两个原子最外层电子产生影响，核外电子能量状态继续分裂实际上在晶体中，由于电子壳层的重叠，一个电子可以转移到另一个原子中，电子不再局限于某一个原子，而是所有原子共有由泡利不相容原理，晶体中的电子处于不相同的能量状态，大量电子分裂能量态就会聚集形成能量带左图为电子层n中3个不同能级的电子发生分裂形成的能级图右图为N个Si原子接近，最外层电子的形成的能带下部分的能带相当于由SP3杂化轨道中σ键聚集而成，称作价带价带：共价键中，能量较低，较稳定的能带上部分能带相当于由σ*聚集而成，能量较高，称为导带中间为禁带，电子不会处于这些能量状态对于金属，半导体，绝缘体导电性的能带理论的解释：上图a,b,c分别代表绝缘体、半导体、金属能带图对于金属，由于导带是半满带，电子受到外加电场的作用改变能量状态和运动状态，形成倾向性移动形成电流对于半导体，在T=0（绝对零度）时，电子全部处于价带，导带无电子，外加电场无法形成电流当T>0时，价带中少数电子获得热能，跃升到导带，所以半导体导电能力较弱。

对于绝缘体，由于禁带宽度很大，价带中电子很难跃迁到导带中，所以导电性很差对于掺杂P（positive）型半导体，由于带有5个价电子，其中四个和周围Si形成共价键外，还有一个多余电子束缚在P+原子周围，但由于没有形成共价键，束缚作用比其余四个电子低很多，需要较少能量即可发生能量态变化如下左图，ΔEd

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