罕用晶面符号来表示晶面在空间的方向|晶体结构中 (罕用晶面符号代表什么)

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• 晶体结构中，罕用晶面符号来表示晶面在空间的方向。
• 双极性晶体管的结构

晶体结构中，罕用晶面符号来表示晶面在空间的方向。

(一)晶面符号的表示方法

由于晶面在晶轴上的截距系数之比为便捷整数比，因此，晶面在晶体上的方向，便可以用一些便捷的数字符号来表示。

这种代表晶面在空间方向的符号，称为晶面符号(简称面号)。

理论所驳回的是1839年英国学者米勒提出的一种符号，称为米氏符号。

米氏符号是用晶面在各晶轴上截距系数的倒数比来表示的。

米氏符号的表示方法如下:

(1)取晶面在各晶轴截距系数的倒数比，即

(2)乘以分母的最小公倍数，化成便捷的整数比，即h∶k∶l(h，k，l为某晶面在a轴、b轴和c轴三个晶轴上的晶面指数);

(3)去掉比例符号，加上圆括号，即为米氏符号。

即(hkl)的方式。

(4)在四晶轴中晶面指数有四个数字，普通方式为(hkil)，其中的晶面指数是按a轴、b轴、d轴和c轴的顺序陈列的。

由于截距系数为便捷整数比，晶面指数亦为便捷的整数，普通不超越6。

现举例说明如下:

如图4-16所示，设有一晶面ABC在a，b，c轴上的截距区分为2a，3b，6c，则截距系数为2，3，6，求其米氏符号:

(1)取截距系数的倒数比，即

(2)乘以分母的最小公倍数，化为便捷整数，即

(3)去掉比例号加圆括号得(321)，即为晶面ABC的米氏符号。

图4-16晶面符号图解

(二)晶面符号(米氏符号)的特点

(1)由于晶面指数是截距系数的倒数比。

因此，截距系数越大其晶面指数越小;若晶面平行某晶轴时，其相应的指数则为0，这是由于平行时，晶面与晶轴不能交截，其截距系数为∞，而 。

(2)晶面指数的先后顺序不得颠倒，读时按晶面各指数的顺序读，不能读成数学数。

如(321)，读作三、二、一，不能读成三百二十一。

(3)由于晶轴有正负端之分，因此晶面指数亦应据其所交截的晶轴方向有正负之分。

凡交截晶轴于负端者，则在该指数的上面加一负号。

如图4-16中的ADC晶面，其晶面符号应为 。

(4)同一晶体上，任何两个平行晶面的指数相对值相反，但符号相反，图4-16中晶面ABC与晶面DEF为相互平行的对应晶面，ABC的晶面符号为(321)，DEF的晶面符号为 。

(5)四晶轴晶体，晶面在三个水平轴的晶面指数代数和为0，即h+k+i=0

如图4-17所示，某晶体三方柱m与六方柱a的横切面，由于柱面与c轴平行，故晶面指数为0，m面与b轴平行、与a轴、d轴相截等长，其晶面符号为(10 )，前面三个指数相加 为零;a1面与a轴、b轴的截距为d轴上截距的两倍，其晶面符号为 ，前面三个指数相加 亦为零。

(三)确定晶体的晶面符号时要留意的几种状况

(1)假设只知道某晶面与晶轴是交截的，但无法确定其截距系数的比值时，这类晶面的晶面符号可用字母(hkl)表示，如(hkl)、 、(hhl)等。

若晶面又与某一晶轴平行，则该晶轴指数为0，晶面符号如(hk0)、(h0l)、(0kl)等。

(2)等轴晶系的晶体，其轴单位相等，即a=b=c，故欲确定各晶面与三晶轴的截距系数，只有据该晶面与三晶轴相截长度即可判别。

图4-18为黄铁矿的五角十二面体晶体，其对称型为4L3L3PC，属等轴晶系。据定向准则，选相互垂直的3L为a，b，c轴，轴角α=β=γ=90°。因轴单位相等(a=b=c)，可间接以截距长度之比确定晶面符号。e晶面与c轴平行，在垂直c轴的切面上晶面裁减后与a轴、b轴相截，截距长度b轴是a轴的二倍，则其晶面符号为e(210)。

图4-18黄铁矿的五角十二面体

图4-19人造硫的晶形

(3)中、低级晶族各晶系的晶体，由于轴单位不等，在确定其晶面符号时，常借助于选用单位面来求得。

以单位面在各晶轴上的截距作为相应晶轴的单位长度，其晶面符号为(111)。

其余任一晶面在三个晶轴上的截距与单位长度相比，即可求出该晶面的晶面指数。

单位面普通是选用与三晶轴正端相截(包含裁减后相截)的、发育较大的晶面。

图4-19为人造硫晶体，系由两个斜方双锥组成的聚形，对称型为3L3PC，属斜方晶系。选相互垂直的3L为a，b，c轴，轴角α=β=γ=90°。

确定晶面符号时，先选用单位面，图中p面较发育，与三个晶轴均交于正端，截距合乎a≠b≠c。

因此，以p面作为单位面，其晶面符号为(111)，即p(111)。

以p面在三晶轴上的截距长度作为度量单位a，b，c。

将s面裁减后与a，b轴相交，在a轴上的截距长度为2a，b轴上的截距长度为2b，c轴上的截距长度为 。

晶面截距系数的倒数比为: 面的晶面符号为(113)，即s(113)。

双极性晶体管的结构

一个双极性晶体管由三个不同的掺杂半导体区域组成，它们区分是发射极区域、基极区域和集电极区域。

这些区域在NPN型晶体管中区分是N型、P型和N型半导体，而在PNP型晶体管中则区分是P型、N型和P型半导体。

每一个半导体区域都有一个引脚端接出，理论用字母E、B和C来表示发射极（Emitter）、基极（Base）和集电极（Collector）。

基极的物理位置在发射极和集电极之间，它由轻掺杂、高电阻率的资料制成。

集电极解围着基极区域，由于集电结反向偏置，电子很难从这里被注入到基极区域，这样就形成共基极电流增益约等于1，而共射极电流增益取得较大的数值。

从左边这个典型NPN型双极性晶体管的截面简图可以看出，集电结的面积大于发射结。

此外，发射极具备相当高的掺杂浓度。

在理论状况下，双极性晶体管的几个区域在物理性质、几何尺寸上并不对称。

假定衔接在电路中的晶体管位于正向加大区，假设此时将晶体管集电极和发射极在电路中的衔接调换，将使晶体管退出正向加大区，进入反向上班区。

晶体管的外部结构选择了它适宜在正向加大区上班，所以反向上班区的共基极电流增益和共射极电流增益比晶体管位于正向加大区时小得多。

这种配置上的不对称，基本上是缘于发射极和集电极的掺杂水平不同。

因此，在NPN型晶体管中，虽然集电极和发射极都为N型掺杂，然而二者的电学性质和配置齐全不能调换。

发射极区域的掺杂水平最高，集电极区域次之，基极区域掺杂水平最低。

此外，三个区域的物理尺度也有所不同，其中基极区域很薄，并且集电极面积大于发射极面积。

由于双极性晶体管具备这样的物质结构，因此可认为集电结提供一个反向偏置，不过这样做的前提是这个反向偏置不能过大，致使于晶体管损坏。

对发射极启动重掺杂的目标是为了参与发射极电子注入到基极区域的效率，从而成功尽量高的电流增益。

在双极性晶体管的共射极接法里，施加于基极、发射极两端电压的庞大变动，都会形成发射极和集电极之间的电流出现清楚变动。

应用这一性质，可以加大输入的电流或电压。

把双极性晶体管的基极当做输入端，集电极当做输入端，可以应用戴维南定理剖析这个二端口网络。

应用等效的原理，可以将双极性晶体管看成是电压管理的电流源，也可以将其视为电流管理的电压源。

此外，从二端口网络的左边看出来，基极处的输入阻抗减小到基极电阻的，这样就降落了对前一级电路的负载才干的需要。

NPN型晶体管是两种类型双极性晶体管的其中一种，由两层N型掺杂区域和介于二者之间的一层P型掺杂半导体（基极）组成。

输入到基极的庞大电流将被加大，发生较大的集电极-发射极电流。

当NPN型晶体管基极电压高于发射极电压，并且集电极电压高于基极电压，则晶体管处于正向加大形态。

在这一形态中，晶体管集电极和发射极之间存在电流。

被加大的电流，是发射极注入到基极区域的电子（在基极区域为少数载流子），在电场的推进下漂移到集电极的结果。

由于电子迁徙率比空穴迁徙率更高，因此如今经常使用的大少数双极性晶体管为NPN型。

NPN型双极性晶体管的电学符号如右图，基极和发射极之间的箭头指向发射极。

双极性晶体管的另一种类型为PNP型，由两层P型掺杂区域和介于二者之间的一层N型掺杂半导体组成。

流经基极的庞大电流可以在发射极其获取加大。

也就是说，当PNP型晶体管的基极电压低于发射极时，集电极电压低于基极，晶体管处于正向加大区。

在双极性晶体管电学符号中，基极和发射极之间的箭头指向电流的方向，这里的电流为电子流动的反方向。

与NPN型相反，PNP型晶体管的箭头从发射极指向基极。

异质结双极性晶体管（heterojunction bipolar transistor）是一种改良的双极性晶体管，它具备高速上班的才干。

钻研发现，这种晶体管可以解决频率高达几百GHz的超高频信号，因此它实用于射频功率加大、激光驱动等对上班速度需要厚道的运行。

异质结是PN结的一种，这种结的两端由不同的半导体资料制成。

在这种双极性晶体管中，发射结理论驳回异质结结构，即发射极区域驳回宽禁带资料，基极区域驳回窄禁带资料。

经常出现的异质结用砷化镓（GaAs）制作基极区域，用铝-镓-砷固溶体（AlxGa1-xAs）制作发射极区域。

驳回这样的异质结，双极性晶体管的注入效率可以获取优化，电流增益也可以提高几个数量级。

驳回异质结的双极性晶体管基极区域的掺杂浓度可以大幅优化，这样就可以降落基极电极的电阻，并无利于降落基极区域的宽度。

在传统的双极性晶体管，即同质结晶体管中，发射极到基极的载流子注入效率重要是由发射极和基极的掺杂比例选择的。

在这种状况下，为了获取较高的注入效率，必定对基极区域启动轻掺杂，这样就无法防止地使增大了基极电阻。

如左边的示用意中，代表空穴从基极区域抵达发射极区域超越的势差；而则代表电子从发射极区域抵达基极区域超越的势差。

由于发射结具备异质结的结构，可以使，从而提高了发射极的注入效率。

在基极区域里，半导体资料的组分散布不均，形成缓变的基极区域禁带宽度，其梯度为以表示。

这一缓变禁带宽度，可认为少数载流子提供一个外在电场，使它们减速经过基极区域。

这个漂移静止将与分散静止发生协同作用，缩小电子经过基极区域的渡越期间，从而改善双极性晶体管的高频性能。

虽然有许多不同的半导体可用来形成异质结晶体管，硅-锗异质结晶体管和铝-砷化镓异质结晶体管更罕用。

制作异质结晶体管的工艺为晶体外延技术，例如金属无机物气相外延（Metalorganic vapour phase epitaxy, MOCVD）和分子束外延。