tailieunhanh - Bài giảng vật liệu kỹ thuật Điện-Điện tử: Chương 2

Các khái niệm cơ bản về bán dẫn Vùng năng lượng trong chất rắn Chất rắn được coi như cấu tạo bởi một tập hợp các nguyên tử. Trong vật rắn tinh thể các nguyên tử được sắp xếp một cách tuần hoàn trong mạng tinh thể, để khảo sát vấn đề một cách khái quát ta hãy xét mạng tinh thể gồm những nguyên tử giống nhau. Khi khoảng cách giữa các nguyên tử lớn, các nguyên tử được coi là độc lập: không tương tác với nhau. Mỗi nguyên tử có mức năng lượng gián đoạn cho. | BÀI GIẢNG VẬT LIỆU KỸ THUẬT ĐIỆN - ĐIỆN TỬ Trang 33 CHƯƠNG 2 VẬT LIỆU BÁN DẪN VLBD Các quá trình vật lý trong VLBD và các tính chất của chúng Các khái niệm cơ bản về bán dẫn Vùng năng lượng trong chất rắn Chất rắn được coi như cấu tạo bởi một tập hợp các nguyên tử. Trong vật rắn tinh thể các nguyên tử được sắp xếp một cách tuần hoàn trong mạng tinh thể để khảo sát vấn đề một cách khái quát ta hãy xét mạng tinh thể gồm những nguyên tử giống nhau. Khi khoảng cách giữa các nguyên tử lớn các nguyên tử được coi là độc lập không tương tác với nhau. Mỗi nguyên tử có mức năng lượng gián đoạn cho phép giống như trong trường hợp chỉ có một nguyên tử đơn độc. Trong số các mức năng lượng đó có một số mức bị chiếm bởi electron. Ở trạng thái cơ bản electron chỉ chiếm những mức năng lượng thấp nhất. Khi chỉ có 1 nguyên tử cô lập ứng với mỗi giá trị lượng tử n chỉ có duy nhất 1 mức năng lượng 1 quĩ đạo . Khi khoảng cách giữa các nguyên tử giảm đến một giá trị nào đó các nguyên tử có tương tác với nhau thì sự chuyển động của electron không những chịu ảnh hưởng của hạt nhân nguyên tử của nó mà còn chịu ảnh hưởng của các nguyên tử khác trong mạng tinh thể. Khi có 2 nguyên tử tương tác với nhau thì sự chuyển động của hai electron của hai nguyên tử đó chịu ảnh hưởng của cả hai hạt nhân của hai nguyên tử để thoả mãn nguyên lý Pauli hai electron phải ở hai trạng thái khác nhau do đó mỗi mức năng lượng cũ bây giờ bị tách thành 2 mức năng lượng. Nếu hệ chứa N nguyên tử thì mỗi mức năng lượng trong nguyên tử cô lập sẽ tách thành N mức. Các mức này rất sát nhau tạo thành vùng năng lượng cho phép. Trong 1 cm3 có khoảng 1022 nguyên tử mỗi mức năng lượng sẽ tách thành 1 số rất lớn mà độ rộng của một vùng năng lượng khoảng một vài eV do đó khoảng cách giữa các mức nhỏ trong vùng năng lượng khoảng 10-22eV có thể nói sự biến thiên năng lượng trong một vùng năng lượng gần như liên tục. Giữa các vùng năng lượng là các vùng trống gọi là vùng cấm mà trong đó không thể tồn tại bất kỳ trạng .