半导体物理学 基本概念

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半导体物理学中的基本概念

半导体物理学中的基本概念

半导体物理学中的基本概念半导体是一种电子性能介于导体和绝缘体之间的物质。

在现代电子技术中,半导体被广泛应用于各种电子器件中。

要了解半导体,首先要掌握一些基本概念。

1. 能带结构能带结构是描述半导体电子状态的重要工具。

一个半导体晶体中的电子被排列在一系列能带中。

能带是一段能量范围,其中的电子具有相似的能量和动量。

在导带(conduction band)中,电子的能量很高,它们可以流动在半导体中,而在价带(valence band)中,电子的能量较低,它们被束缚在原子核和其他离子周围。

2. 禁带宽度禁带宽度(bandgap)是能带结构的一个重要参数。

它是导带和价带之间的能量间隙,通过这个间隙电子要么不能被激发到导带中,要么不能从导带回到价带中。

禁带宽度的大小是半导体的一个重要参数。

它的大小直接决定了半导体的电子和光学性质。

3. n型半导体和p型半导体n型半导体和p型半导体是两种不同类型的半导体。

n型半导体中存在较多的自由电子,它们带负电荷。

p型半导体中存在较多的空穴,它们带正电荷。

当n型半导体和p型半导体接触时,会出现pn结,这种结构在电子器件中得到了广泛应用。

4. pn结pn结是由n型半导体和p型半导体组成的结构。

在pn结中,n型半导体和p型半导体之间的禁带宽度是逐渐变小的。

这是因为在p型半导体中大量的电子会移动到n型半导体中,形成空穴。

这些空穴和n型半导体中的自由电子可以在pn结中重新组合,产生光子释放出能量。

5. 掺杂半导体需要通过掺杂来实现特定的电子性能。

掺杂是向半导体中引入特定的杂质元素,改变其电学性质的过程。

p型半导体中通常掺杂一些III族元素(例如硼),使得p型半导体中存在大量的空穴。

n型半导体中通常掺杂一些V族元素(例如砷),使得n型半导体中存在大量的自由电子。

总之,半导体物理学是现代电子技术的重要基础。

了解半导体物理学的基本概念对于理解电子器件原理、设计和制造都非常重要。

半导体物理学基本概念

半导体物理学基本概念

半导体物理学基本概念能带(energy band)相邻原子在组成固体时,其相应的电子能级由于原子间的相互作用而分裂,由于固体中包含的原子数很大,分离出来的能级十分密集,形成一个在能量上准连续的分布即能带。

由不同的原子能级所形成的允许能带之间一般隔着禁止能带。

导带与价带根据能带理论,固体中的电子态能级分裂为一系列的带,在带内能级分布是准连续的,带与带之间存在有能量间隙。

在非导体中,电子恰好填满能量较低的一系列能带,再高的各带全部都是空的,在填满的能带中尽管存在很多电子,但并不导电。

在导体中,则除了完全填满的一系列能带外,还有只是部分地被电子填充的能带,这种部分填充带中的电子可以起导电作用,称为导带。

半导体属于上述非导体的类型,但满带与空带之间的能隙比较小。

通常把半导体一系列满带中最高的能带称为价带,把半导体中一系列空带中最低的能带称为导带。

直接带隙直接带隙半导体材料就是导带最小值(导带底)和满带最大值在k 空间中同一位置。

电子要跃迁到导带上产生导电的电子和空穴(形成半满能带)只需要吸收能量。

间接带隙间接带隙半导体材料(如Si、Ge)导带最小值(导带底)和满带最大值在k空间中不同位置。

形成半满能带不只需要吸收能量,还要改变动量。

杂质电离能使中性施主杂质束缚的电子电离或使中性受主杂质束缚的空穴电离所需要的能量。

施主(donor)在半导体带隙中间的能级,能够向晶体提供电子同时自身成为正离子的杂质称为施主杂质。

受主(acceptor)在半导体带隙中间的能级,能接受电子同时自身成为负离子的杂质称为受主杂质。

杂质能级(impurity level)由于杂质的存在,半导体材料中的杂质使严格的周期性势场受到破坏,从而有可能产生能量在带隙中的局域化电子态,称为杂质能级。

施主能级离化能很小,在常温下就能电离而向导带提供电子,自身成为带正电的电离施主,通常称这些杂质能级为施主能级。

受主能级离化能很小,在常温下就能电离而向价带提供空穴,自身成为带负电的电离受主,通常称这些杂质能级为受主能级。

半导体物理学

半导体物理学

半导体物理学半导体物理学是研究半导体材料及其物性的学科领域。

半导体材料是一种将电流在导电和绝缘体之间进行调控的材料,具有在一定条件下可变的电导特性。

在现代电子技术中,半导体器件如晶体管、二极管和集成电路等起着重要作用。

本文将介绍半导体物理学的基本概念、理论与应用。

一、半导体的基本概念半导体是介于导体和绝缘体之间的一类材料。

与导体相比,半导体的电导率较低;而与绝缘体相比,半导体在一定条件下可以导电。

半导体材料通常由硅、锗和化合物半导体等组成。

半导体中主要存在两种载流子:电子和空穴。

电子是带负电荷的粒子,而空穴则可以被视为缺少一个电子的位置。

在半导体中,电子和空穴的行为决定了它的导电特性。

二、半导体的能带结构半导体的能带结构与其导电特性密切相关。

能带是描述材料中电子能量和允许电子处于的状态的能级。

常用的能带有价带和导带。

在绝缘体和绝缘态半导体中,价带和导带之间存在能隙,电子需要克服能隙才能跃迁到导带中形成电流。

而在半导体中,能隙相对较小,室温下部分电子已经跃迁到导带,因此半导体材料具有较好的导电性。

三、半导体的掺杂掺杂是通过向半导体材料中引入杂质来改变其电导特性。

掺杂分为n型和p型两种类型。

n型半导体是通过掺入五价杂质(如磷或砷)来引入额外的自由电子,从而增加半导体的导电性能。

而p型半导体则是通过掺入三价杂质(如硼或铝)来引入额外的空穴,从而增加半导体的导电性能。

四、半导体器件半导体物理学的应用主要体现在各种半导体器件的研制和应用上。

晶体管是最重要的半导体器件之一。

晶体管的基本原理是通过控制电流在半导体材料中的流动来放大和开关信号。

晶体管的发明极大地改变了电子技术的发展,并推动了计算机、通信和各种电子设备的进步。

二极管是另一种常见的半导体器件,它是由一个p型半导体和一个n型半导体组成。

二极管具有只允许单向电流通过的特性,可以用于整流、光电探测和电压调节等应用。

集成电路是一种将多个晶体管、二极管和其他电子元件集成在一起的半导体器件。

半导体物理考研知识点归纳

半导体物理考研知识点归纳

半导体物理考研知识点归纳半导体物理是研究半导体材料的物理性质及其在电子器件中的应用的学科。

在考研中,半导体物理的知识点主要包括以下几个方面:1. 半导体的基本性质- 半导体材料的分类,包括元素半导体和化合物半导体。

- 半导体的能带结构,包括导带、价带以及禁带的概念。

- 半导体的载流子类型,即电子和空穴。

2. 半导体的掺杂- 掺杂原理,包括n型和p型掺杂。

- 掺杂对半导体电导率的影响。

- 杂质能级和费米能级的移动。

3. 半导体的载流子运动- 载流子的漂移和扩散运动。

- 载流子的迁移率和扩散常数。

- 霍尔效应及其在半导体中的应用。

4. pn结和半导体器件- pn结的形成原理和特性。

- 正向和反向偏置下的pn结特性。

- 金属-半导体接触和肖特基势垒。

5. 半导体的光电效应- 本征吸收和杂质吸收。

- 光生载流子的产生和复合。

- 光电二极管和光电晶体管的工作原理。

6. 半导体的热电效应- 塞贝克效应和皮尔逊效应。

- 热电材料的热电性能。

7. 半导体的量子效应- 量子阱、量子线和量子点的概念。

- 量子效应对半导体器件性能的影响。

8. 半导体的物理量测量技术- 电阻率、载流子浓度和迁移率的测量方法。

- 光致发光和电致发光技术。

9. 半导体器件的制造工艺- 晶体生长技术,如Czochralski法和布里奇曼法。

- 光刻、蚀刻和掺杂工艺。

结束语半导体物理是一门综合性很强的学科,它不仅涉及到材料科学、固体物理,还与电子工程和微电子技术紧密相关。

掌握这些基础知识点对于深入理解半导体器件的工作原理和优化设计至关重要。

希望以上的归纳能够帮助考研学子们更好地复习和掌握半导体物理的相关知识。

半导体物理学

半导体物理学

半导体物理学前言半导体物理学是一门研究半导体材料及器件的学科。

半导体材料具有介于导体和绝缘体之间的特性,因此在电子学、光电子学和微电子学等领域具有重要应用。

本文将介绍半导体物理学的基本概念、半导体材料的性质以及常见的半导体器件。

半导体的概述半导体是指导电性介于导体和绝缘体之间的材料。

在半导体中,电子的能带结构决定了其导电性能。

常见的半导体材料包括硅(Si)、锗(Ge)和化合物半导体如镓砷化物(GaAs)。

在半导体材料中,存在两个主要的能带:价带和导带。

价带是最高填充电子能级的带,而导带则是能够自由移动的电子能级带。

两个能带之间的能量间隙被称为带隙。

在绝缘体中,带隙非常大,电子无法跃迁到导带,因此无法导电;而在导体中,带隙几乎为零,电子可以自由地从价带跃迁到导带,导致材料具有良好的导电性。

半导体的性质半导体具有一些独特的性质,使得其在电子学领域中得以广泛应用。

英贝尔激发在半导体中,当外界能量(如光)与材料相互作用时,可以激发出电子从价带跃迁到导带。

这一过程被称为英贝尔激发,是光电子学和光伏效应的基础。

N型和P型半导体通过在半导体材料中引入杂质,可以改变其导电性质。

掺入五价元素(如磷)的半导体被称为N型半导体,具有额外的自由电子;而掺入三价元素(如硼)的半导体被称为P型半导体,具有额外的空穴。

N型和P型半导体通过PN结的形成可以构成多种半导体器件。

脱层和外延生长在半导体器件的制备过程中,常常需要将不同类型的半导体材料堆叠起来。

脱层是将不同类型的材料分离的一种技术,而外延生长是在已有的材料上生长新的材料层。

这两种技术在半导体器件的制造中具有关键作用。

常见的半导体器件半导体物理学的研究为设计和制造各种半导体器件提供了理论和实验基础。

下面介绍几种常见的半导体器件。

PN结二极管PN结二极管是最简单的半导体器件之一。

它是由N型和P 型半导体材料组成的结构。

当正向偏置时,电子从N型区域向P型区域流动;当反向偏置时,电子被阻挡。

半导体物理学电子在半导体中的行为

半导体物理学电子在半导体中的行为

半导体物理学电子在半导体中的行为在半导体物理学中,电子在半导体中的行为是研究的重点之一。

半导体是一种介于导体和绝缘体之间的材料,其导电性质可由施加的外加电场或温度来控制。

本文将对电子在半导体中的行为进行探讨,并介绍半导体的基本原理和相关应用。

一、半导体的基本概念半导体是一种晶体结构的材料,其原子结构比金属和绝缘体都要复杂。

在半导体中,价电子能级与导带能级之间存在能隙,该能隙决定了半导体的导电性质。

半导体通常分为P型和N型两种类型。

二、P型半导体中电子的行为在P型半导体中,杂质原子掺入导致半导体中的空穴增加,即缺少一个价电子的位置。

电子通过空穴进行传导,形成电流。

在P型半导体中,电子从高能级的价带跃迁至低能级的导带,填补空缺的位置。

这里需要注意的是,电子的行为受到外界温度和电场的影响。

三、N型半导体中电子的行为与P型半导体相反,N型半导体中杂质原子的掺入导致半导体中成为电子供体,电子数量增加。

电子在N型半导体中形成电流。

与P型类似,电子从价带跃迁至导带,填充空缺的位置。

同样需要注意电子在外界条件下的行为变化。

四、PN结的行为PN结是由P型和N型半导体材料构成的结构,其具有特殊的导电特性。

当P型和N型半导体相接触时,形成的空间电荷区域会阻止电子的传导。

但是,当在PN结上施加正向电压时,空间电荷区域会被压缩,电流可以通过。

而反向电压下,空间电荷区域会扩展,电流被阻断。

五、半导体器件的应用半导体的特性使其被广泛应用于电子器件制造。

如晶体管、二极管等。

晶体管作为一种控制电流的器件,可以放大信号和开关电路。

二极管则具有整流特性,使电流只能在单个方向上流动。

这些器件的设计和制造依赖于对电子在半导体中行为的深入研究。

六、半导体物理学的研究进展随着科技的不断发展,半导体物理学的研究进展日新月异。

如表面态、量子效应等的发现,为半导体器件的精确控制和性能提升提供了新的思路。

同时,以硅材料为代表的半导体材料,在集成电路等领域的应用也在不断扩大。

半导体物理学 基本概念汇总

半导体物理学  基本概念汇总

半导体物理学基本概念有效质量-----载流子在晶体中的表观质量,它体现了周期场对电子运动的影响。

其物理意义:1)有效质量的大小仍然是惯性大小的量度;2)有效质量反映了电子在晶格与外场之间能量和动量的传递,因此可正可负。

空穴-----是一种准粒子,代表半导体近满带(价带)中的少量空态,相当于具有正的电子电荷和正的有效质量的粒子,描述了近满带中大量电子的运动行为。

回旋共振----半导体中的电子在恒定磁场中受洛仑兹力作用将作回旋运动,此时在半导体上再加垂直于磁场的交变磁场,当交变磁场的频率等于电子的回旋频率时,发生强烈的共振吸收现象,称为回旋共振。

施主-----在半导体中起施予电子作用的杂质。

受主-----在半导体中起接受电子作用的杂质。

杂质电离能-----使中性施主杂质束缚的电子电离或使中性受主杂质束缚的空穴电离所需要的能量。

n-型半导体------以电子为主要载流子的半导体。

p-型半导体------以空穴为主要载流子的半导体。

浅能级杂质------杂质能级位于半导体禁带中靠近导带底或价带顶,即杂质电离能很低的杂质。

浅能级杂质对半导体的导电性质有较大的影响。

深能级杂质-------杂质能级位于半导体禁带中远离导带底(施主)或价带顶(受主),即杂质电离能很大的杂质。

深能级杂质对半导体导电性质影响较小,但对半导体中非平衡载流子的复合过程有重要作用。

位于半导体禁带中央能级附近的深能级杂质是有效的复合中心。

杂质补偿-----在半导体中同时存在施主和受主杂质时,存在杂质补偿现象,即施主杂质束缚的电子优先填充受主能级,实际的有效杂质浓度为补偿后的杂质浓度,即两者之差。

直接带隙-----半导体的导带底和价带顶位于k 空间同一位置时称为直接带隙。

直接带隙材料中载流子跃迁几率较大。

间接带隙-----半导体的导带底和价带顶位于k 空间不同位置时称为间接带隙。

间接带隙材料中载流子跃迁时需有声子参与,跃迁几率较小。

平衡状态与非平衡状态-----半导体处于热平衡态时,载流子遵从平衡态分布,电子和空穴具有统一的费米能级。

半导体物理入门

半导体物理入门

半导体物理入门
1. 学习基础知识:在学习半导体物理之前,需要掌握一些基础知识,如物理学、数学和电子工程等方面的基本概念和原理。

2. 了解晶体结构:半导体材料的晶体结构是半导体物理的基础,因此需要学习晶体结构的基本概念,如晶格、晶向、晶面等。

3. 学习能带理论:能带理论是半导体物理的核心内容之一,它描述了半导体材料中电子的能量状态和运动行为。

需要学习能带结构、能带宽度、能带隙等基本概念。

4. 了解载流子输运:载流子(电子和空穴)在半导体中的输运是半导体器件工作的基础,因此需要学习载流子的漂移、扩散、复合等基本概念和过程。

5. 学习 p-n 结:p-n 结是半导体器件中最基本的结构之一,需要学习 p-n 结的形成、特性和工作原理。

6. 阅读相关书籍和文献:可以阅读一些半导体物理方面的经典教材和相关文献,深入了解半导体物理的各个方面。

7. 进行实验:通过实验可以更加深入地了解半导体材料的物理性质和电子特性,建议在学习过程中尝试进行一些简单的实验。

8. 参加课程和培训:如果有条件,可以参加一些半导体物理相关的课程和培训,以系统地学习半导体物理知识。

总之,学习半导体物理需要系统地学习相关知识,并进行实践和实验,不断加深对半导体材料和器件的理解。

同时,需要保持学习的热情和耐心,不断提高自己的知识水平。

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平衡状态与非平衡状态-----半导体处于热平衡态时,载流子遵从平衡态分布,电子和空穴具有统一的费米能级。半导体处于外场中时为非平衡态,载流子分布函数偏离平衡态分布,电子和空穴不具有统一的费米能级,载流子浓度也比平衡时多出一部分,但可认为它们各自达到平衡,可引入准费米能级表示。
电中性条件-----半导体在任何情况下都维持体内电中性,即单位体积内正电荷数与负电荷数相等。
n-型半导体------以电子为主要载流子的半导体。
p-型半导体------以空穴为主要载流子的半导体。
浅能级杂质------杂质能级位于半导体禁带中靠近导带底或价带顶,即杂质电离能很低的杂质。浅能级杂质对半导体的导电性质有较大的影响。
深能级杂质-------杂质能级位于半导体禁带中远离导带底(施主)或价带顶(受主),即杂质电离能很大的杂质。深能级杂质对半导体导电性质影响较小,但对半导体中非平衡载流子的复合过程有重要作用。位于半导体禁带中央能级附近的深能级杂质是有效的复合中心。
半导体物理学计算问题
能态密度
费米分布
杂质电离能
载流子浓度
费米能级与准费米能级
电阻率
电导率
例1.已知Si导带底在<100>方向,等能面为旋转椭球面,等能面附近能谱: 式中mt和ml分别为横向和纵向有效质量。试求Si导带的能态密度。
解:由能态密度定义:
式中dZ为E-E+dE之间的能量状态数,也可以视为k空间中两等能面之间的状态数,对一支能带:
半导体物理学基本概念
有效质量-----载流子在晶体中的表观质量,它体现了周期场对电子运的影响。其物理意义:1)有效质量的大小仍然是惯性大小的量度;2)有效质量反映了电子在晶格与外场之间能量和动量的传递,因此可正可负。
空穴-----是一种准粒子,代表半导体近满带(价带)中的少量空态,相当于具有正的电子电荷和正的有效质量的粒子,描述了近满带中大量电子的运动行为。
电阻率-----电导率的倒数。本征半导体电阻率随温度上升而单调下降。同样,电阻率与载流子的散射过程有关。
金属电阻率-----随温度上升而上升。(晶格振动散射)
散射几率-----载流子在单位时间内被散射的次数。
平均自由时间-----载流子在两次散射之间自由运动的平均时间。
强场效应-----电场强度较高时载流子的平均漂移速度与电场强度间的关系偏离线性关系的现象,此时迁移率不再是常数。电场强度继续增加时,漂移速度不再随外场增加而变化,达到饱和。
本征半导体-----本征半导体即纯净半导体,其载流子浓度随温度增加呈指数规律增加。
杂质半导体----在半导体中人为地,有控制地掺入少量的浅能级杂质的半导体,可在较大温度范围内保持半导体内载流子浓度不随温度改变。即掺杂的主要作用是在较大温度范围维持半导体中载流浓度不变。
多数载流子与少数载流子------多数载流子是在半导体输运过程中起主要作用的载流子,如n-型半导体中的电子。而少数载流子在是在半导体输运过程中起次要作用的载流子,如n-型半导体中的空穴。
非简并半导体----半导体中载流子分布可由经典的玻尔兹曼分布代替费米分布描述时,称之为非简并半导体。
简并半导体-----半导体重掺杂时,其费米能级有可能进入到导带或价带中,此时载流子分布必须用费米分布描述,称之为简并半导体。简并半导体有如下性质:1)杂质不能充分电离;2)杂质能级扩展为杂质能带。如果杂质能带与导带或价带相连,则禁带宽度将减小。
耿氏振荡-----存在负微分电导的半导体在强场中电流出现振荡的现象。由于载流子分布不均匀,在高阻区形成偶极畴,偶极畴不断产生、长大、漂移和吸收的过程便产生微波振荡。
非平衡载流子-半导体处于非平衡态时,比平衡态时多出来的那一部分载流子称为非平衡载流子。Δp=Δn
非平衡载流子的注入与复合-----非平衡载流子的产生过程称为注入,非平衡载流子湮灭的过程称为复合。
迁移率----描述半导体中载流子在外场中运动难易程度的物理量,若外场不太强,载流子运动遵从欧姆定律时,迁移率与电场强度无关,为一常数。强场时,迁移率与外场有关。
电导率-----描述材料导电性质的物理量。半导体中载流子遵从欧姆定律时,电流密度正比于电场强度,其比例系数即为电导率。电导率大小与载流子浓度,载流子的迁移率有关。从微观机制看,电导率与载流子的散射过程有关。
分布函数曲线能态密度曲线
半导体平衡时能带结构:
处于非平衡态时半导体的准费米能级:
半导体物理学实验规律
费米能级与杂质浓度和温度的关系
费米能级的位置与半导体的导电类型及电子填充能级水平的关系
杂质半导体中载流子浓度与温度的关系
杂质半导体中载流子浓度与杂质浓度的关系
载流子的迁移率与杂质浓度和温度的关系
半导体的电阻率与温度的关系
半导体中非平衡载流子的运动图象
费米能级的位置与半导体的导电类型及电子填充能级水平的关系
杂质半导体中载流子浓度与温度的关系
杂质半导体中载流子浓度与杂质浓度的关系
半导体中非平衡载流子的运动图象
准费米能级-----半导体处于非平衡态时,导带电子和价带空穴不再有统一的费米能级,但可以认为它们各自达到平衡,相应的费米能级称为电子和空穴的准费米能级。
少子寿命----非平衡少数载流子在半导体中存在的平均时间。即产生非平衡载流子的因素去除后,非平衡载流子浓度衰减至初始时浓度的1/e倍所需的时间。
直接复合-----电子从导带直接跃迁至价带与空穴相遇而复合。
回旋共振----半导体中的电子在恒定磁场中受洛仑兹力作用将作回旋运动,此时在半导体上再加垂直于磁场的交变磁场,当交变磁场的频率等于电子的回旋频率时,发生强烈的共振吸收现象,称为回旋共振。
施主-----在半导体中起施予电子作用的杂质。
受主-----在半导体中起接受电子作用的杂质。
杂质电离能-----使中性施主杂质束缚的电子电离或使中性受主杂质束缚的空穴电离所需要的能量。
解:只含一种施主杂质的半导体的电中性条件:
半导体处于饱和区时,
载流子浓度:
半导体物理学作图问题
半导体能带结构示意图
分布函数曲线
能态密度曲线
准费米能级
典型半导体的能带结构
半导体的能带结构-价带为满带,价带与紧邻空带间禁带宽度较小;室温下即有电子从价带跃升至导带:
Si、Ge的能带结构(间接带隙)
GaAs的能带结构(直接带隙)
杂质补偿-----在半导体中同时存在施主和受主杂质时,存在杂质补偿现象,即施主杂质束缚的电子优先填充受主能级,实际的有效杂质浓度为补偿后的杂质浓度,即两者之差。
直接带隙-----半导体的导带底和价带顶位于k空间同一位置时称为直接带隙。直接带隙材料中载流子跃迁几率较大。
间接带隙-----半导体的导带底和价带顶位于k空间不同位置时称为间接带隙。间接带隙材料中载流子跃迁时需有声子参与,跃迁几率较小。
热载流子-----半导体处于强场中时,电子的平均能量高于晶格平均能量,以温度度量,则电子平均温度高于晶格平均温度,因此称强场中电子为热载流子。
多能谷散射-----半导体中有多个能量值接近的导带底时,电子被散射到不同能谷的现象。
负微分电导(电阻)------定义dJ/dE为微分电导,当半导体中电流密度随电场增加而减小时,微分电导小于零,称为负微分电导。
俄歇复合----电子从高能级跃迁至低能级与空穴复合时,释放的能量用于其它载流子由较低能态跃迁至较高能态。
复合中心-----对间接复合起促进作用的深能级杂质。相应的杂质能级称为复合中心能级,通常位于半导体禁带中央能级附近。
载流子陷阱------对间接复合起阻碍作用的深能级杂质。相应的杂质能级称为陷阱能级。
费米分布------费米分布是费米子(电子)在平衡态时的分布,其物理意义是在温度T时,电子占据能量为E的状态的几率,或能量为E的状态上的平均电子数。
费米能级-----费米能级是T=0 K时电子系统中电子占据态和未占据态的分界线,是T=0 K时系统中电子所能具有的最高能量。
漂移速度----载流子在外场作用下定向运动的平均速度,弱场下漂移速度大小正比于外场强度。
式中 为k空间体积元。
等能面为椭球面,此等能面所围的体积为:
两等能面之间的体积:
Si导带底在<100>方向,包括六个旋转椭球等能面,故能态密度:
能态密度有效质量
例2.某晶体价电子具有球形等能面,电子能谱为: 试求其能态密度。
解:
例3.求本征半导体的费米能级和载流子浓度。
解:本征半导体的电中性条件:
例4.已知处于平衡态的非简并半导体中施主浓度为ND,当半导体处于饱和区时,求其费米能级和载流子浓度。
间接复合-----电子通过禁带中的能级而跃迁至价带与空穴相遇而复合。
表面复合----发生在半导体表面处的复合。
体内复合----发生在半导体内部的复合。
辐射复合----电子从高能级跃迁至低能级与空穴复合时,多余的能量以辐射光子的形式释放。
无辐射复合-----电子从高能级跃迁至低能级与空穴复合时,多余的能量以辐射声子的形式释放。
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