带4)在0K时,导带中完全是空着的(即其中没有电子),同时价带中填满了价电子是满带,这时没有载流子。在0K以上时,满带中的一些价电子可以被热激发(本征激发)到导带,从而产生出载流子;温度越高,被热激发而成为载流子的数目就越多,因此就呈现出所有半导体的共同性质:电导率随着温度的升高而很快增大。不同点:Si和Ge是完全的共价晶体,而GaAs晶体的价键带有约30%的离子键性质),因此它们的能带也具有若干重要的差异,这主要是表现在禁带宽度和导带结构上的不同1)不同半导体的键能不同,则禁带宽度不同(GaAs>Si>Ge)造成:(1)本征载流子浓度ni不同;(2)载流子在强电场下的电离率不同;(3)光吸收和光激发的波长不同。2)因为导带底(能谷)的状况不完全决定于晶体的对称性,则Si、Ge和GaAs的的导带底状态的性质以及位置等也就有所不同。3)导带底的三维形状可以采用等能面来反映,因为Si和Ge的多个导带底都不在k=0处,则它们的等能面都是椭球面;而GaAs的一个导带底,正好是在k=0处,则其等能面是球面。4)在强电场下,GaAs与Si、Ge的导带的贡献情况有所不同。而Si、Ge的导带则不存在这种次能谷,也不可能产生负电阻。5)在价带顶与导带底的相互关系上,Si、Ge具有间接跃迁的能带结构(导带底与价带顶不在布里渊区区中的同一点,而GaAs具有直接跃迁的能带结构(即电子与空穴的波矢基本相同)。3.半导体中载流子的统计分布本征激发:电子从价带跃迁到导带,形成导带电子和价带空穴。载流子复合:电子从高能级跃迁到低能级,并向晶格释放能量,从而使导带的电子和价带的空穴减少。状态密度g(E):能带中能量E附近单位能量间隔内的量子态数。k空间中的每个最小允许体积元是即这个体积中只存在一个允许波矢(电子态)。k空间的量子态密度(均匀)为:导带底的状态密度:(抛物线)对于椭球等能面:(硅s6,锗s4)
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