照明半导体的导电机理

　　当在一块半导体的两端加上电压后，则价电子在无规则的热运动基础上叠加了由电场引起的定向运动，形成了电流，并且它的运动状态也发生了变化，因而其运动能量必然与原来热运动时有所不同。在晶体中，根据泡利不相容原理，每个能级上最多能容纳两个电子。因此，要改变晶体中电子的运动状态，以便改变电子的运动能量，使它跃迁到新的能级中去，一般需要满足两个条件：一是具有能向电子提供能量的外界作用；二是电子要跃人的那个能级是空的。

　　由于导带中存在大量的空能级，当有电场SRM2A256SL-TM70作用时，导带电子能够得到能量而跃迁到空的能级中去，即导带电子能够改变运动状态。这也就是说，在电场的作用下，导带电子能够产生定向运动而形成电流，所以导带电子是可以导电的。

　　如果价带中填满了电子而没有空能级，在外加电场的作用下，电子又没有足够能量激发到导带，那么，电子运动状态无法改变，因而不能形成定向运动，也就没有电流。因此，填满电子的价带中的电子是不能导电的。如果价带中的一些电子在外界作用下跃迁到导带，那么在价带中就留下了缺乏电子的空位。可以设想，在外加电场作用下，邻近能级的电子可以跃人这些空位，而在这些电子原来的能级上又出现了新的空位。以后，其他电子又可以再跃人这些新的空位，这就好像空位在价带中移动一样，只是其移动方向与电子相反。因此，对于有电子空位的价带，其电子运动状态就不再是不可改变的了。在外加电场的作用下，有些电子在原来热运动上叠加了定向运动，从而形成了电流。

　　导带和价带电子的导电情况是有区别的，即：导带的电子越多，其导电能力越强；而价带的电子的空位越多，即电子越少，其导电能力就越强，通常把价带的电子空位想象为带正电的粒子。显然，它所带的电量与电子相等，符号相反。在电场作用下，它可以自由地在晶体中运动，像导带中的电子一样能够起导电作用，这种价带中的电子空位，通常称为空穴。南干由．子和率穴都能导电．一般把官们统称为载流子n完伞纯净和结构完整的半导体称为本征半导体。

　　假设在绝对零度耐，又不受光、电、磁等外界作用的本征半导体能带图。此时，导带没有电子，价带也没有空穴。因此，这时的本征半导体和绝缘体一样，不能导电。但是，由于半导体的禁带宽度Eg较小，因而在热运动或其他外界因素的作用下，价带的电子可激发跃迁到导带。这时，导带有了电子，价带也有了空穴，本征半导体就有导电能力。电子由价带直接激发跃迁到导带称为本征激发。对于本征半导体来说，其载流子只能依靠本征激发产生。因此，导带的电子和价带的空穴是相等的，这就是本征半导体的导电机理的特性。

　　实际上，晶体总是含有缺陷和杂质的，半导体的许多特性是由所掺的杂质和缺陷决定的。杂质和缺陷对半导体有决定性的影响，主要是由于在杂质和缺陷附近可形成束缚电子态，这就如同在孤立原子中电子被束缚在原子核附近一样。因能带的能量是和晶体基本原子的各能级相对应的（至少在能带不很宽的情况下是如此），而杂质原子上的能级和晶体中其他原子不同，所以它的位置完全可能不在晶体能带的范围之中。换句话说，杂质的能级可以在晶体能级的禁带中，即束缚态的能量一般处在禁带中。

　　在硅晶体中，硅有4个价电子，V族元素（如磷、砷、锑等）的原子取代了硅原子的位置．V族原子中5个价电子中有4个价电子与硅原子形成共价键，多余的一个价电子不在价键中，因而成为自由电子参与导电。能够导电的电子一般是导带中的电子。所以，硅中掺人一个V族杂质能够释放一个电子给硅晶体的导带，而杂质本身成为正电中心。具有这种特点的杂质称为施主杂质，因为它能给予电子；在离子晶体中，间隙中的正离子或负离子缺位，实际上也是正电中心，所以也是施主。被束缚于施主上的电子的能量状态称为施主能级。

　　在硅晶体中，当用具有3个价电子的Ⅲ族元素（如硼、铝、嫁、铟等）的原子取代硅原子组成4个共价键时，尚缺一个电子，即存在一个空的电子能量状态，它能够从晶体的价带接受一个电子，这就等于向价带提供一个空位。Ⅲ族原子本来呈电中性，当它接收了一个电子时，成了一个负电中心。具有这种特点的杂质称为受主杂质，因为它能接受电子。受主的空能量状态称为受主能级。在离子晶体中，正离子缺位或间隙负离子都同样起着负电中心的作用，也是受主。

施主（或受主）能级上的电子（或空穴）跃迁到导带（或价带）中去的过程称为电离，这一过程所需的能量就是电离能。所谓空穴从受主能级激发到价