半导体禁带宽度和什么有关系?

时间:01-17人气:14作者:溺死于海

半导体禁带宽度和原子结构、化学键强度、温度、材料纯度等因素有关系。原子间的距离和电子云重叠程度直接影响能带间隙大小,化学键越强,禁带宽度越大。温度升高时,晶格振动加剧,禁带宽度会略微减小。材料中杂质或缺陷的存在也会改变禁带特性。

区别

原子结构:半导体禁带宽度主要由原子最外层电子排布决定。硅原子有4个价电子,形成共价键后价带顶和导带底能量差约为1.1电子伏特。锗原子半径更大,轨道重叠较少,禁带宽度约0.67电子伏特。原子序数增加时,内层电子对价电子的屏蔽作用增强,禁带宽度会减小。

温度变化:温度对禁带宽度的作用表现为热膨胀效应。室温下硅的禁带宽度是1.12电子伏特,温度每升高10摄氏度,禁带宽度减小约0.0003电子伏特。低温环境下禁带宽度会增大,比如液氮温度(零下196摄氏度)时硅的禁带宽度可达1.17电子伏特。这种变化直接影响半导体的导电性能。

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