半导体物理考试名词解释
半导体物理名词解释
半导体物理名词解释1.单电子近似:假设每个电子是在周期性排列且固定不动的原子核势场及其他电子的平均势场中运动。
该势场是具有与晶格同周期的周期性势场。
2.电子的共有化运动:原子组成晶体后,由于电子壳层的交叠,电子不再完全局限在某一个原子上,可以由一个原于转移到相邻的原子上去,因而,电子将可以在整个晶体中运动。
这种运动称为电子的共有化运动。
3.允带、禁带: N个原子相互靠近组成晶体,每个电子都要受到周围原子势场作用,结果是每一个N度简并的能级都分裂成距离很近能级,N个能级组成一个能带。
分裂的每一个能带都称为允带。
允带之间没有能级称为禁带。
4.准自由电子:内壳层的电子原来处于低能级,共有化运动很弱,其能级分裂得很小,能带很窄,外壳层电子原来处于高能级,特别是价电子,共有化运动很显著,如同自由运动的电子,常称为“准自由电子”,其能级分裂得很厉害,能带很宽。
6.导带、价带:对于被电子部分占满的能带,在外电场的作用下,电子可从外电场中吸收能量跃迁到未被电子占据的能级去,形成了电流,起导电作用,常称这种能带为导带。
下面是已被价电子占满的满带,也称价带。
8.(本证激发)本征半导体导电机构:对本征半导体,导带中出现多少电子,价带中相应地就出现多少空穴,导带上电子参与导电,价带上空穴也参与导电,这就是本征半导体的导电机构。
9.回旋共振实验意义:这通常是指利用电子的回旋共振作用来进行测试的一种技术。
该方法可直接测量出半导体中载流子的有效质量,并从而可求得能带极值附近的能带结构。
当交变电磁场角频率W等于回旋频率Wc时,就可以发生共振吸收,Wc=qB/有效质量10.波粒二象性,动量,能量P=m0v E=12P2m0P=hk1.间隙式杂质:杂质原子位于晶格原子间的间隙位置,称为间隙式杂质。
2.替位式杂质:杂质原子取代晶格原子而位于晶格点处,称为替位式杂质。
3.施主杂质与施主能级:能够释放电子而产生导电电子并形成正电中心。
它们称为施主杂质或n型杂质。
半导体物理考试重点 (1)
半导体物理考试重点题型:名词解释3*10=30分;简答题4*5=20分;证明题10*2=20分;计算题15*2=30分一.名词解释1、施主杂志:在半导体中电离时,能够释放电子而产生导电电子并形成正电中心的杂质称为施主杂质。
2、受主杂志:在半导体中电离时,能够释放空穴而产生导电空穴并形成负电中心的杂质称为受主杂质。
3、本征半导体:完全不含缺陷且无晶格缺陷的纯净半导体称为本征半导体。
实际半导体不可能绝对地纯净,本征半导体一般是指导电主要由本征激发决定的纯净半导体。
4、多子、少子(1)少子:指少数载流子,是相对于多子而言的。
如在半导体材料中某种载流子占少数,在导电中起到次要作用,则称它为少子。
(2)多子:指多数载流子,是相对于少子而言的。
如在半导体材料中某种载流子占多数,在导电中起到主要作用,则称它为多子。
5、禁带、导带、价带(1)禁带:能带结构中能量密度为0的能量区间。
常用来表示导带与价带之间能量密度为0的能量区间。
(2)导带:对于被电子部分占满的能带,在外电场作用下,电子可以从外电场中吸收能量跃迁到未被电子占据的能级去,形成电流,起导电作用,常称这种能带为导带(3)价带:电子占据了一个能带中的所有的状态,称该能带为满带,最上面的一个满带称为价带6、杂质补偿施主杂质和受主杂质有互相抵消的作用,通常称为杂质的补偿作用。
7、电离能:使多余的价电子挣脱束缚成为导电电子所需要的能量称为电离能8、(1)费米能级:费米能级是绝对零度时电子的最高能级。
(2)受主能级:被受主杂质所束缚的空穴的能量状态称为受主能级(3)施主能级:被施主杂质束缚的电子的能量状态称为施主能级9、功函数:功函数是指真空电子能级E0 与半导体的费米能级EF 之差。
10、电子亲和能:真空的自由电子能级与导带底能级之间的能量差,也就是把导带底的电子拿出到真空去而变成自由电子所需要的能量。
11、直/间接复合(1)直接复合:电子在导带和价带之间的直接跃迁,引起电子和空穴的复合,称为直接复合。
半导体物理名词解释
第一章(1)晶态:固体材料中的原子有规律的周期性排列,或称为长程有序。
(2)非晶态:固体材料中的原子不是长程有序地排列,但在几个原子的范围内保持着有序性,或称为短程有序。
(3)准晶态:介于晶态和非晶态之间的固体材料,其特点是原子有序排列,但不具有平移周期性。
(4)单晶:原子呈周期性排列的晶体。
(5)多晶:由许多取向不同的单晶体颗粒无规则堆积而成的固体材料。
(6)原子价键:主要的原子价键有共价键、离子键、π键和金属键。
(7)共价键与非极性共价键:共价键是相邻原子间通过共用自旋方向相反的电子对电子云重叠)与原子核间的静电作用形成的,成键的条件是成键原子得失电子的能力相或是差别较小,或者是成键原子一方有孤对电子(配位体),另一方有空轨道(中心离如果相邻原子吸引电子的能力是一样的,则共用电子对不会发生偏移,这样的共价就是非极性共价键。
共价键的数目遵从8-N原则(8)空穴:光激发或热激发等激发因素会使原子键断裂而释放出电子,在断键处少掉1个电子,等效于留下一个带(+q)电量的正电荷在键电子原来所在的位置,这就是空穴(9)半导体的载流子:有两种载流子,带负电的电子和带正电的空穴。
(10)基态:在0K下,半导体中的电子空穴对产生之前的固体所处的状态。
(11)激发态:电子空穴对产生之后的固体所处的状态(12)光激发:光照产生电子空穴对的过程。
第二章(1)量子:热辐射的粒子形态。
(2)德布罗意波长:普朗克常量与粒子的动量p的比值。
(3)海森伯堡测不准原理:对于同一粒子,不可能同时确定其坐标和动量。
(4)量子化能级:束缚态粒子的分立的能级。
(5)波粒二象性:微观粒子有时表现为波动形态,而电磁波有时表现为粒子形态。
(6)光生载流子:光照产生的载流子。
(7)热生载流子:热激发产生的载流子(8)半导体能带结构:分为E-k图和E-x图。
(9)导带:价带上能量最低的允带(10)价带:价电子所在的允带。
(11)禁带:导带底与价带顶之间的能量区域(12)禁带宽度:导带底与价带顶之间的能量差。
半导体技术名词解释题
半导体技术名词解释题1、半导体:半导体指常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料。
2、本征半导体:本征半导体是完全不含杂质且无晶格缺陷的纯净半导体。
3、直接带隙半导体:直接带隙半导体是导带底和价带顶在k空间中处于同一位置的半导体。
4、间接带隙半导体:间接带隙半导体材料导带底和价带顶在k空间中处于不同位置。
5、极性半导体:在共价键化合物半导体中,含有离子键成分的半导体为极性半导体。
6、能带、允带、禁带:当N个原子相互靠近结合成晶体后,每个电子都要受到周围原子势场的作用,其结果是每个N度简并的能级都分裂成N个彼此相距很近的能级,这N个能级组成一个能带。
此时电子不再属于某个原子而是在晶体中做共有化运动,分裂的每个能带都称为允带,允带包含价带和导带两种。
允带间因为没有能级称为禁带。
7、半导体的导带:半导体的导带是由自由电子形成的能量空间。
即固体结构内自由运动的电子所具有的能量范围。
8、半导体的价带:价带是指半导体或绝缘体中,在0K时能被电子占满的最高能带。
9、禁带宽度:禁带宽度是指导带的最低能级和价带的最高能级之间的能。
10、带隙:带隙是导带的最低点和价带的最高点的能量之差。
11、宽禁带半导体材料:一般把禁带宽度E g≥ 2.3 eV的半导体材料归类为宽禁带半导体材料。
12、绝缘体的能带结构:绝缘体中导带和价带之间的禁带宽度比较大,价带电子难以激发并跃迁到导带上去,导带成为电子空带,而价带成为电子满带,电子在导带和价带中都不能迁移。
13、杂质能级:杂质能级是指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。
14、替位式杂质:杂质原子进入半导体硅以后,杂质原子取代晶格原子而位于晶格点处,称为替位式杂质。
15、间隙式杂质:杂质原子进入半导体以后,杂质原子位于晶格原子间的间隙位置,称为间隙式杂质。
16、施主杂质比晶格主体原子多一个价电子的替位式杂质,它们在适当的温度下能够释放多余的价电子,从而在半导体中产生非本征自由电子并使自身电离。
半导体物理试卷知识点
一、名词解释(本大题共5题 每题4分,共20分)1. 受主能级:通过受主掺杂在半导体的禁带中形成缺陷能级。
正常情况下,此能级为空穴所占据,这个被受主杂质束缚的空穴的能量状态称为受主能级。
2. 直接复合:导带中的电子越过禁带直接跃迁到价带,与价带中的空穴复合,这样的复合过程称为直接复合。
3. 空穴:当满带顶附近产生P 0个空态时,其余大量电子在外电场作用下所产生的电流,可等效为P 0个具有正电荷q 和正有效质量m p ,速度为v (k )的准经典粒子所产生的电流,这样的准经典粒子称为空穴。
4. 过剩载流子:在光注入、电注入、高能辐射注入等条件下,半导体材料中会产生高于热平衡时浓度的电子和空穴,超过热平衡浓度的电子△n=n-n 0和空穴△p=p-p 0称为过剩载流子。
5.费米能级与化学势:费米能级表示等系统处于热平衡状态,也不对外做功的情况下,系统中增加一个电子所引起系统自由能的变化,等于系统的化学势。
处于热平衡的系统有统一的化学势。
这时的化学势等于系统的费米能级。
费米能级和温度、材料的导电类型杂质含量、能级零点选取有关。
费米能级标志了电子填充能级水平。
费米能级位置越高,说明较多的能量较高的量子态上有电子。
随之温度升高,电子占据能量小于费米能级的量子态的几率下降,而电子占据能量大于费米能级的量子态的几率增大。
二、选择题(本大题共5题 每题3分,共15分)1.对于大注入下的直接辐射复合,非平衡载流子的寿命与(D )A. 平衡载流子浓度成正比B. 非平衡载流子浓度成正比C. 平衡载流子浓度成反比D. 非平衡载流子浓度成反比2.有3个硅样品,其掺杂情况分别是:含铝1×10-15cm -3 乙.含硼和磷各1×10-17cm -3 丙.含镓1×10-17cm -3室温下,这些样品的电阻率由高到低的顺序是(C ) A.甲乙丙 B. 甲丙乙 C. 乙甲丙 D. 丙甲乙3.有效复合中心的能级必靠近( A ) A.禁带中部 B.导带 C.价带 D.费米能级4.当一种n 型半导体的少子寿命由直接辐射复合决定时,其小注入下的少子寿命正比于(C ).A.1/n0B.1/△nC.1/p0D.1/△p5.以下4种半导体中最适合于制作高温器件的是( D ). A. Si B. Ge C. GaAs D. GaN三、填空:(每空2分,共20分)(1)半导体的晶格结构式多种多样的,常见的Ge 和Si 材料,其原子均通过共价键四面体相互结合,属于 金刚石 结构;与Ge 和Si 晶格结构类似,两种不同元素形成的化合物半导体通过共价键四面体还可以形成 闪锌矿 和 纤锌矿 等两种晶格结构。
半导体物理学名词解释(精)
半导体物理学名词解释1、直接复合:电子在导带与价带间直接跃迁而引起非平衡载流子的复合。
2、间接复合:指的是非平衡载流子通过复合中心的复合。
3、俄歇复合:载流子从高能级向低能级跃迁发生电子-空穴复合时,把多余的能量传给另一个载流子,使这个载流子被激发到能量更高的能级上去,当它重新跃迁回到低能级时,多余的能量常以声子的形式放出,这种复合称为俄歇复合,显然这是一种非辐射复合。
4、施主杂质:V族杂质在硅、锗中电离时,能够施放电子而产生导电电子并形成正电中心,称它们为施主杂质或n型杂质。
5、受主杂质:Ⅲ族杂质在硅、锗中能够接受电子而产生导电空穴,并形成负点中心,所以称它们为受主杂质或p型杂质。
6、多数载流子:半导体材料中有电子和空穴两种载流子。
在N 型半导体中,电子是多数载流子, 空穴是少数载流子。
在P型半导体中,空穴是多数载流子,电子是少数载流子。
7、能谷间散射:8、本征半导体:本征半导体就是没有杂质和缺陷的半导体。
9、准费米能级:半导体中的非平衡载流子,可以认为它们都处于准平衡状态(即导带所有的电子和价带所有的空穴分别处于准平衡状态。
对于处于准平衡状态的非平衡载流子,可以近似地引入与Fermi能级相类似的物理量——准Fermi能级来分析其统计分布;当然,采用准Fermi能级这个概念,是一种近似,但确是一种较好的近似。
基于这种近似,对于导带中的非平衡电子,即可引入电子的准Fermi能级;对于价带中的非平衡空穴,即可引入空穴的准Fermi能级。
10、禁带:能带结构中能态密度为零的能量区间。
11、价带:半导体或绝缘体中,在绝对零度下能被电子沾满的最高能带。
12、导带:导带是自由电子形成的能量空间,即固体结构内自由运动的电子所具有的能量范围。
13、束缚激子:等电子陷阱俘获载流子后成为带电中心,这一中心由于库仑作用又能俘获另一种带电符号相反的载流子从而成为定域激子,称为束缚激子。
14、浅能级杂质:在半导体中、其价电子受到束缚较弱的那些杂质原子,往往就是能够提供载流子(电子或空穴的施主、受主杂质,它们在半导体中形成的能级都比较靠近价带顶或导带底,因此称其为浅能级杂质。
【精选】半导体物理学名词解释 2
半导体物理学名词解释1、直接复合:电子在导带与价带间直接跃迁而引起非平衡载流子的复合。
2、间接复合:指的是非平衡载流子通过复合中心的复合。
3、俄歇复合:载流子从高能级向低能级跃迁发生电子-空穴复合时,把多余的能量传给另一个载流子,使这个载流子被激发到能量更高的能级上去,当它重新跃迁回到低能级时,多余的能量常以声子的形式放出,这种复合称为俄歇复合,显然这是一种非辐射复合。
4、施主杂质:V族杂质在硅、锗中电离时,能够施放电子而产生导电电子并形成正电中心,称它们为施主杂质或n型杂质。
5、受主杂质:Ⅲ族杂质在硅、锗中能够接受电子而产生导电空穴,并形成负点中心,所以称它们为受主杂质或p型杂质。
6、多数载流子:半导体材料中有电子和空穴两种载流子。
在N 型半导体中,电子是多数载流子, 空穴是少数载流子。
在P型半导体中,空穴是多数载流子,电子是少数载流子。
7、能谷间散射:8、本征半导体:本征半导体就是没有杂质和缺陷的半导体。
9、准费米能级:半导体中的非平衡载流子,可以认为它们都处于准平衡状态(即导带所有的电子和价带所有的空穴分别处于准平衡状态)。
对于处于准平衡状态的非平衡载流子,可以近似地引入与Fermi能级相类似的物理量——准Fermi能级来分析其统计分布;当然,采用准Fermi能级这个概念,是一种近似,但确是一种较好的近似。
基于这种近似,对于导带中的非平衡电子,即可引入电子的准Fermi能级;对于价带中的非平衡空穴,即可引入空穴的准Fermi能级。
10、禁带:能带结构中能态密度为零的能量区间。
11、价带:半导体或绝缘体中,在绝对零度下能被电子沾满的最高能带。
12、导带:导带是自由电子形成的能量空间,即固体结构内自由运动的电子所具有的能量范围。
13、束缚激子:等电子陷阱俘获载流子后成为带电中心,这一中心由于库仑作用又能俘获另一种带电符号相反的载流子从而成为定域激子,称为束缚激子。
14、浅能级杂质:在半导体中、其价电子受到束缚较弱的那些杂质原子,往往就是能够提供载流子(电子或空穴)的施主、受主杂质,它们在半导体中形成的能级都比较靠近价带顶或导带底,因此称其为浅能级杂质。
半导体物理_名词解释
1、金刚石型结构:金刚石结构是一种由相同原子构成的复式晶体,它是由两个面心立方晶胞沿立方体的空间对角线彼此位移四分之一空间对角线长度套构而成。
每个原子周围都有4个最近邻的原子,组成一个正四面体结构。
2、闪锌矿型结构:闪锌矿型结构的晶胞,它是由两类原子各自组成的面心立方晶格,沿空间对角线彼此位移四分之一空间对角线长度套构而成。
3、有效质量:粒子在晶体中运动时具有的等效质量,它概括了半导体内部势场的作用。
有效质量表达式为:4、迁移率:单位电场作用下,载流子获得的平均定向运动速度,反映了载流子在电场作用下的输运能力,是半导体物理中重要的概念和参数之一。
迁移率的表达式为:μ=q τ/m* 。
可见,有效质量和弛豫时间(散射)是影响迁移率的因素。
5、施主能级:通过施主掺杂在半导体的禁带中形成缺陷能级,被子施主杂质束缚的电子能量状态称为施主能级。
7、点缺陷:是最简单的晶体缺陷,它是在 结点上 或 邻近的微观区域内 偏离晶体结构的正常排列 的一种缺陷。
包括:间隙原子和空位是成对出现的弗仓克耳缺陷 和只在晶体内形成空位而无间隙原子的肖特基缺陷。
8、状态密度:就是在能带中能量E 附近每单位能量间隔内的量子态数。
9、受主能级:通过受主掺杂在半导体的禁带中形成缺陷能级,被受主杂质束缚的空穴的能量状态称为受主能级。
10、直接复合:导带中的电子越过禁带直接跃迁到价带,与价带中的空穴复合,这样的复合过程称为直接复合12、费米分布:大量电子在不同能量量子态上的统计分布。
费米分布函数为:13、载流子的漂移:在外加电压时,导体或半导体内的载流子受电场力的作用,做定向运动。
222*dk E d h m n =dEdZE g =)(Tk E E Fe Ef 011)(-+=14、本征载流子:就是本征半导体中的载流子(电子和空穴),即不是由掺杂所产生出来的。
15、热载流子:比零电场下的载流子具有更高平均动能的载流子。
16、爱因斯坦关系:对电子D n/μn =k0T/q 对空穴D p/μp =k0T/q它表明非简并情况下载流子的迁移率和扩散系数之间的关系。
半导体物理名词解释
1、离子晶体:正负离子交替排列在晶格格点上,靠离子键结合成的晶体。
共价晶体:由共价键结合形成的晶体。
2、布拉菲点阵:实际晶体可以看作基元在空间的周期性重复排列。
把基元看作是一个几何点,按晶体相同的周期在空间进行排列得到的点阵称为这种晶体的布拉菲点阵。
3、原胞:构成布拉菲点阵的最小平行六面体,格点只能在顶点。
晶胞:布拉菲点阵中能反映其对称性前提下的体积最小的重复单元。
4、施主杂质:能够释放电子而产生导电电子并形成正电中心的杂质。
受主杂质:能够接受电子而产生导电空穴,并形成负电中心的杂质。
施主电离能:多余的一个价电子脱离施主杂质而成为自由电子所需要的能量。
受主电离能:使空穴挣脱受主杂质束缚成为导电空穴所需要的能量。
5、量子态密度:单位K空间中的量子态数目称为量子态密度。
状态密度:单位能量间隔内的量子态数目称为状态密度。
有效状态密度:所有有可能被电子占据的量子态数。
6、深杂质能级:能在半导体中形成深能级的杂质元素。
将其引入半导体中,形成一个或多个能级。
该能级距离导带底、价带顶较远,且多位于禁带的中央区域。
浅杂质能级:能在半导体中形成浅能级的杂质元素。
在半导体禁带中靠近导带边缘的杂质。
7、空穴:在电子挣脱价键的束缚成为自由电子,其价键中所留下来的空位。
8、有效质量:粒子在晶体中运动时具有的等效质量,它概括了半导体内部势场的作用。
有效质量表达式为:9、理想半导体:晶格原子严格按周期性排列并静止在格点位置上,纯净不含杂质的,晶格结构是完整的。
实际半导体:原子不是静止的,而是在其平衡位置附近振动,含有若干杂质,存在点缺陷,线缺陷和面缺陷等。
10、直接复合:导带中的电子越过禁带直接跃迁到价带,与价带中的空穴复合,这样的复合过程称为直接复合。
间接复合:导带中的电子通过禁带的复合中心能级与价带中的空穴复合,这样的复合过程称为间接复合。
11、复合率:单位时间单位体积内复合掉的电子-空穴对数。
非平衡载流子的复合率(净复合率):产生率:单位时间单位体积内所产生的电子-空穴对数。
半导体物理-名词解释
半导体物理名词解释1. 受主杂质杂质在半导体中成键时,产生一个空穴。
当其他电子来填补这个空穴时,相当于这个空穴电离,同时杂质原子成为负电中心。
2. 施主杂质掺杂离子进入本征半导体晶格后,杂质原子容易失去一个电子成为自由电子,这个杂质原子叫施主。
3. 间接复合电子和空穴通过禁带中的杂质或缺陷能级进行复合。
4. 直接复合电子在导带和价带之间直接跃迁所引起的非平衡载流子的复合过程。
5. 载流子产生率单位时间内载流子的产生数量。
6. 扩散长度非平衡载流子深入样品的平均距离。
7. 非平衡载流子的寿命非平衡载流子的平均生存时间。
8. 费米能级费米能级是绝对零度时电子的最高能级。
9. 迁移率单位电场强度下载流子所获得的漂移速率。
10. 功函数功函数是指真空电子能级E0与半导体的费米能级E F之差。
11. 表面态晶体的自由表面的存在,使得周期性势场在表面处发生中断,引起附加能级,电子被局域在表面附近,这种电子状态称为表面态,所对应的能级为表面能级。
12. 电子亲和能真空的自由电子能级与导带底能级之间的能量差,也就是把导带底的电子拿出到真空去而变成自由电子所需要的能量。
13. 同质结同质结就是同一种半导体形成的结,包括pn结,pp结,nn结。
14. 异质结异质结就是由不同种半导体材料形成的结,包括pn结,pp结,nn结。
15. 非平衡载流子半导体中比热平衡时所多出的额外载流子。
16. 施主杂质掺杂离子进入本征半导体晶格后,杂质原子容易失去一个电子成为自由电子,这个杂质原子叫施主。
17. 本征激发当有能量大于禁带宽度的光子照射到半导体表面时,满带中的电子吸收这个能量,跃迁到导带产生一个自由电子和自由空穴,这一过程称为本征激发。
18. 平均自由程电子在实际器件中的平均自由运动距离称为平均自由程。
19. 有效质量电子受到原子核的周期性势场(这个势场和晶格周期相同)以及其他电子势场综合作用的结果。
20. 浅能级杂质指在半导体中、其价电子受到束缚较弱的那些杂质原子,往往就是能够提供载流子—电子或空穴的施主、受主杂质;它们在半导体中形成的能级都比较靠近价带顶或导带底,因此称其为浅能级杂质。
半导体器件物理名词解释
PN 结扩散电容:为了形成正向电流(扩散电流)注入 P 区的少子(电子)在 P 区有浓度差,越靠近 PN 结浓度越大,既是在 P 区有电子的积累,同理,在 N 区有空穴的积累,正向电流大,积累的电荷多,这样所产生的电容就是扩散电容 CD。
势垒电容:势垒区是积累空间电荷的区域,当电压发生变化的时候,就会引起积累在势垒区的空间电荷的变化,这样所表现的电容就是势垒电容。
BJT 的放大作用:BJT 工作于放大状态的基本条件:发射结正偏、集电结反偏。
( NPN )场效应:电场对半导体的影响。
在电场作用下半导体中自由电子和自由空穴的平衡遭到破坏。
如 MOS 结构在不同的电场作用下,由于电场对半导体内载流子的吸引或排斥作用而在半导体表面附近产生载流子的积累或耗尽,通常把这种半导体表面电导受垂直电场调制的效应称为场效应。
欧姆接触:欧姆接触是指金属与半导体的接触,而其接触面的电阻值远小于半导体本身的电阻,使得组件操作时,大部分的电压降在活动区 (Active region)而不在接触面。
欧姆接触在金属处理中应用广泛,实现的主要措施是在半导体表面层进行高掺杂或者引入大量复合中心。
整流接触;电流只能单向流过。
与此相对应的是:欧姆接触。
电流可以双向流过表面电场效应:在外加电场的作用下,在半导体的表面层内发生的物理现象。
热载流子,是指比零电场下的载流子具有更高平均动能的载流子。
,就是注入到半导体中的非平衡少数载流子浓度接近或者超过原来的平衡多数载流子浓度 ( ~掺杂浓度) 时的一种情况。
,所谓小注入就是注入的非平衡少数载流子浓度远小于原来的平衡多数载流子浓度(~掺杂浓度)的状态。
MOSFET 的阀值电压:在正常情况下,栅电压产生的电场控制着源漏间的沟道内的载流子的产生,是沟道区的源端强反型时的栅源电压称谓 MOS 管的阀值电压。
\强反型条件: Y SI =2Uf 为强反型时的表面势深耗尽状态:当半导体表面在外电场作用下,表面能带即将发生弯曲,并将出现载流子浓度发生了变化的各种表面状态。
名词解释(半导体物理)
直接带隙半导体:导带边和价带边处于k空间相同点的半导体通常被称为直接带隙半导体。
电子要跃迁的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。
例子有GaAs,InP,InSb。
间接带隙半导体:导带边和价带边处于k空间不同点的半导体通常被称为间接带隙半导体。
形成半满能带不只需要吸收能量,还要该变动量。
例子有Ge,Si。
准费米能级:非平衡态的电子与空穴各自处于热平衡态--准平衡态,可以定义EFn、EFp分别为电子和空穴的准费米能级。
有效质量:在讨论半导体的载流子在外场力的作用下的运动规律时,由于载流子既受到外场的作用,又受到晶体内部周期性势场的作用,只要将内部势场的复杂作用包含在引入的有效质量中,并用它来代替惯性质量,就可以方便地采用经典力学定律来描写。
由于晶体的各向异性,有效质量和惯性质量不一样,它是各向异性的。
有效质量是半导体内部势场的概括。
纵向有效质量和横向有效质量:由于半导体材料的k空间等能面是椭球面,有效质量是各向异性的。
在回旋共振实验中,当磁感应强度相对晶轴有不同取向时,可以得到为数不等的吸收峰,在分析时引入纵向有效高质量和横向有效质量表示旋转椭球等能面在长轴方向和短轴方向上的有效质量的差别。
是晶体各向异性的反映。
扩散长度: 指的是非平衡载流子在复合前所能扩散深入样品的平均距离,它由扩散系数和材料的非平衡载流子的寿命决定,即L=√Dt。
牵引长度:是指非平衡载流子在电场E作用下,在寿命t时间内所漂移的的距离, 即L(E)=Eut,有电场,迁移率和寿命决定。
费米能级:表示系统处于热平衡状态时,在不对外做功的情况下,增加一个电子所引起系统能量的变化。
它标志了电子填充能级水平,与温度,材料的导电类型以及掺杂浓度等因素有关。
电子亲和势:表示要使得半导体导带底的电子逃逸出体外(相对于真空能级)所需的最小能量,对半导体材料而言,它与导电类型,掺杂浓度无关。
复合中心:半导体中的杂质和缺陷可以在禁带中形成一定的能级,对非平衡载流子的寿命有很大的影响。
固态电子论半导体物理电子科学与技术专业课半导体物理部分名词解释
固态电子论半导体物理电子科学与技术专业课半导体物理部分名词解释1.有效质量:定义:222*dk Ed m n为电子的有效质量。
在能带顶有效质量为正值,在能带底有效质量为负值。
他概括了半导体内部的势场作用。
使得在解决半导体内部电子受外力作用下的运动规律时,可以不用考虑半导体内部势场的作用。
有效质量与能量对于k 的二次微商成反比,内层电子能带窄,有效质量大,外层电子能带宽,有效质量小。
2.空穴:是价带顶部附近的电子激发到导带后留下的价带空状态带正电荷当温度不为零时,共价键上一个电子挣脱共价键的束缚进入晶格间隙形成导电电子,在原共价键处形成空状态,为了满足电中性,该空状态带一个正电荷。
当另一个共价电子填这个空位…相当于空位在移动,把这个带一个单位正电荷的空位称为空穴用空穴的概念,可以把价带大量电子对电流的贡献用少量的空穴表达了。
3.施主杂质:V 族元素在硅、锗中电离时能够释放电子而产生导电电子并形成正电中心,称此类杂质为施主杂质或n 型杂质。
相关的:施主杂质向导带释放电子的过程为施主电离施主杂质未电离之前是电中性的称为中性态或束缚态;电离后成为正电中心称为离化态或电离态使多余的价电子挣脱束缚成为导电电子所需要的最小能量称为施主电离能,施主电离能为ΔED被施主杂质束缚的电子的能量状态称为施主能级,记为ED ,。
4.施主杂质电离后成为不可移动的带正电的施主离子,同时向导带提供电子,使半导体成为主要依靠导带电子导电的n 型半导体(也称电子型半导体)。
5.受主杂质:III 族元素在硅、锗中电离时能够接受电子而产生导电空穴并形成负电中心,称此类杂质为受主杂质或p 型杂质。
相关的:受主杂质释放空穴的过程称为受主电离使空穴挣脱束缚成为导电空穴所需要的最小能量称为受主电离能,记为ΔEA空穴被受主杂质束缚时的能量状态称为受主能级,记为EA受主杂质电离后成为不可移动的带负电的受主离子,同时向价带提供空穴,使半导体成为主要依靠空穴导电的p 型半导体(也称空穴型半导体)。
半导体物理学名词解释
半导体物理学名词解释1、直接复合:电子在导带与价带间直接跃迁而引起非平衡载流子的复合。
2、间接复合:指的是非平衡载流子通过复合中心的复合。
3、俄歇复合:载流子从高能级向低能级跃迁发生电子-空穴复合时,把多余的能量传给另一个载流子,使这个载流子被激发到能量更高的能级上去,当它重新跃迁回到低能级时,多余的能量常以声子的形式放出,这种复合称为俄歇复合,显然这是一种非辐射复合。
4、施主杂质:V族杂质在硅、锗中电离时,能够施放电子而产生导电电子并形成正电中心,称它们为施主杂质或n型杂质。
5、受主杂质:Ⅲ族杂质在硅、锗中能够接受电子而产生导电空穴,并形成负点中心,所以称它们为受主杂质或p型杂质。
6、多数载流子:半导体材料中有电子和空穴两种载流子。
在N 型半导体中,电子是多数载流子, 空穴是少数载流子。
在P型半导体中,空穴是多数载流子,电子是少数载流子。
7、能谷间散射:8、本征半导体:本征半导体就是没有杂质和缺陷的半导体。
9、准费米能级:半导体中的非平衡载流子,可以认为它们都处于准平衡状态(即导带所有的电子和价带所有的空穴分别处于准平衡状态)。
对于处于准平衡状态的非平衡载流子,可以近似地引入与Fermi能级相类似的物理量——准Fermi能级来分析其统计分布;当然,采用准Fermi能级这个概念,是一种近似,但确是一种较好的近似。
基于这种近似,对于导带中的非平衡电子,即可引入电子的准Fermi能级;对于价带中的非平衡空穴,即可引入空穴的准Fermi能级。
10、禁带:能带结构中能态密度为零的能量区间。
11、价带:半导体或绝缘体中,在绝对零度下能被电子沾满的最高能带。
12、导带:导带是自由电子形成的能量空间,即固体结构内自由运动的电子所具有的能量范围。
13、束缚激子:等电子陷阱俘获载流子后成为带电中心,这一中心由于库仑作用又能俘获另一种带电符号相反的载流子从而成为定域激子,称为束缚激子。
14、浅能级杂质:在半导体中、其价电子受到束缚较弱的那些杂质原子,往往就是能够提供载流子(电子或空穴)的施主、受主杂质,它们在半导体中形成的能级都比较靠近价带顶或导带底,因此称其为浅能级杂质。
半导体物理之名词解释
1.迁移率 参考答案:单位电场作用下,载流子获得的平均定向运动速度,反映了载流子在电场作用下的输运能力,是半导体物理中重要的概念和参数之一。
迁移率的表达式为:*q mτμ=可见,有效质量和弛豫时间〔散射〕是影响迁移率的因素。
影响迁移率的主要因素有能带结构〔载流子有效质量〕、温度和各种散射机构。
n pneu peu σ=+2.过剩载流子 参考答案:在非平衡状态下,载流子的分布函数和浓度将与热平衡时的情形不同。
非平衡状态下的载流子称为非平衡载流子。
将非平衡载流子浓度超过热平衡时浓度的局部,称为过剩载流子。
非平衡过剩载流子浓度:00,n n n p p p ∆=-∆=-,且满足电中性条件:n p ∆=∆。
可以产生过剩载流子的外界影响包括光照〔光注入〕、外加电压〔电注入〕等。
对于注入情形,通过光照或外加电压〔如碰撞电离〕产生过剩载流子:2i np n >,对于抽取情形,通过外加电压使得载流子浓度减小:2i np n <。
3. n 型半导体、p 型半导体N 型半导体:也称为电子型半导体.N 型半导体即自由电子浓度远大于空穴浓度的杂质半导体.在纯洁的硅晶体中掺入五价元素〔如磷〕,使之取代晶格中硅原子的位置,就形成了N 型半导体.在N 型半导体中,自由电子为多子,空穴为少子,主要靠自由电子导电.自由电子主要由杂质原子提供,空穴由热激发形成.掺入的杂质越多,多子〔自由电子〕的浓度就越高,导电性能就越强.P 型半导体:也称为空穴型半导体.P 型半导体即空穴浓度远大于自由电子浓度的杂质半导体.在纯洁的硅晶体中掺入三价元素〔如硼〕,使之取代晶格中硅原子的位子,就形成P 型半导体.在P 型半导体中,空穴为多子,自由电子为少子,主要靠空穴导电.空穴主要由杂质原子提供,自由电子由热激发形成.掺入的杂质越多,多子〔空穴〕的浓度就越高,导电性能就越强. 4. 能带当N 个原子处于孤立状态时,相距较远时,它们的能级是简并的,当N 个原子相接近形成晶体时发生原子轨道的交叠并产生能级分裂现象。
半导体物理考试名词解释
1. 有效质量:粒子在晶体中运动时具有的等效质量,它概括了半导体内部势场的作用。
2. 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。
3. 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。
4. 金刚石型结构:金刚石结构是一种由相同原子构成的复式晶体,它是由两个面心立方晶胞沿立方体的空间对角线彼此位移四分之一空间对角线长度套构而成。
每个原子周围都有4个最近邻的原子,组成一个正四面体结构。
5. 闪锌矿型结构:闪锌矿型结构的晶胞,它是由两类原子各自组成的面心立方晶格,沿空间对角线彼此位移四分之一空间对角线长度套构而成。
6. N型半导体:在纯净的硅晶体中掺入五价元素(如磷),使之取代晶格中硅原子的位置,就形成了N型半导体。
7. P型半导体:在纯净的硅晶体中掺入三价元素(如硼),使之取代晶格中硅原子的位置,形成P型半导体。
8. 状态密度:在能带中能量E附近每单位能量间隔内的量子态数9. 费米分布函数:大量电子在不同能量量子态上的统计分布10.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=Δn11.直接复合:电子从导带直接跃迁至价带与空穴相遇而复合。
12.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。
13.施主能级:通过施主掺杂在半导体的禁带中形成缺陷能级,被子施主杂质束缚的电子能量状态称施主能级。
14 受主能级:通过受主掺杂在半导体的禁带中形成缺陷能级。
正常情况下,此能级为空穴所占据,这个被受主杂质束缚的空穴的能量状态称为受主能级。
15.陷阱中心:半导体中的杂质和缺陷在禁带中形成一定的能级,这些能级具有收容部分非平衡载流子的作用,杂质能级的这种积累非平衡载流子的作用称为陷阱效应。
把产生显著陷阱效应的杂质和缺陷称为陷阱中心。
半导体物理名词解释总结
半导体物理名词解释1.有效质量:a 它概括了半导体内部势场的作用,使得在解决导体中电子在外力作用下的运动规律时,可以不涉及半导体内部势场的作用 b 可以由实验测定,因而可以很方便的解决电子的运动规律2.空穴:定义价带中空着的状态看成是带正电荷的粒子,称为空穴意义a 把价带中大量电子对电流的贡献仅用少量的空穴表达出来b金属中仅有电子一种载流子,而半导体中有电子和空穴两种载流子,正是这两种载流子的相互作用,使得半导体表现出许多奇异的特性,可用来制造形形色色的器件3.理想半导体(理想与非理想的区别):a 原子并不是静止在具有严格周期性的晶格的格点位置上,而是在其平衡位置附近振动b 半导体材料并不是纯净的,而是含有各种杂质即在晶格格点位置上存在着与组成半导体材料的元素不同其他化学元素的原子 c 实际的半导体晶格结构并不是完整无缺的,而存在着各种形式的缺陷4.杂质补偿:在半导体中,施主和受主杂质之间有相互抵消的作用通常称为杂质的补偿作用5.深能级杂质:非Ⅲ、Ⅴ族杂质在硅、锗的禁带中产生的施主能级距离导带较远,他们产生的受主能级距离价带也较远,通常称这种能级为深能级,相应的杂质为深能级杂质6.简并半导体:当E-E F》k o T不满足时,即f(E)《1,[1-f(E)]《1的条件不成立时,就必须考虑泡利不相容原理的作用,这时不能再应用玻耳兹曼分布函数,而必须用费米分布函数来分析导带中的电子及价带中的空穴的统计分布问题。
这种情况称为载流子的简并化,发生载流子简并化的半导体被称为简并半导体(当杂质浓度超过一定数量后,载流子开始简并化的现象称为重掺杂,这种半导体即称为简并半导体7.热载流子:在强电场情况下,载流子从电场中获得的能量很多,载流子的平均能量比热平衡状态时的大,因而载流子与晶格系统不再处于热平衡状态。
温度是平均动能的量度,既然载流子的能量大于晶格系统的能量,人们便引入载流子的有效温度T e来描写这种与晶格系统不处于热平衡状态时的载流子,并称这种状态载流子为热载流子8.砷化镓负阻效应:当电场达到一定値时,能谷1中的电子可从电场中获得足够的能量而开始转移到能谷2,发生能谷间的散射,电子的动量有较大的改变,伴随吸收或发射一个声子。
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1. 有效质量:粒子在晶体中运动时具有的等效质量,它概括
了半导体内部势场的作用。
2. 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。
3. 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。
4. 金刚石型结构:金刚石结构是一种由相同原子构成的复式
晶体,它是由两个面心立方晶胞沿立方体的空间对角线彼此位移四分之一空间对角线长度套构而成。
每个原子周围都有4个最近邻的原子,组成一个正四面体结构。
5. 闪锌矿型结构:闪锌矿型结构的晶胞,它是由两类原子各
自组成的面心立方晶格,沿空间对角线彼此位移四分之一空间对角线长度套构而成。
6. N型半导体:在纯净的硅晶体中掺入五价元素(如磷),使
之取代晶格中硅原子的位置,就形成了N型半导体。
7. P型半导体:在纯净的硅晶体中掺入三价元素(如硼),
使之取代晶格中硅原子的位置,形成P型半导体。
8. 状态密度:在能带中能量E附近每单位能量间隔内的量子
态数
9. 费米分布函数:大量电子在不同能量量子态上的统计分布
10.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
11.直接复合:电子从导带直接跃迁至价带与空穴相遇而复
合。
12.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。
13.施主能级:通过施主掺杂在半导体的禁带中形成缺陷能
级,被子施主杂质束缚的电子能量状态称施主能级。
14 受主能级:通过受主掺杂在半导体的禁带中形成缺陷能
级。
正常情况下,此能级为空穴所占据,这个被受主杂质束缚的空穴的能量状态称为受主能级。
15.陷阱中心:半导体中的杂质和缺陷在禁带中形成一定的能
级,这些能级具有收容部分非平衡载流子的作用,杂质能级的这种积累非平衡载流子的作用称为陷阱效应。
把产生显著陷阱效应的杂质和缺陷称为陷阱中心。
16.复合中心:半导体中的杂质和缺陷可以在禁带中形成一定
的能级,对非平衡载流子的寿命有很大影响。
杂质和缺陷越多,寿命越短,杂质和缺陷有促进复合的作用,把促进复合的杂质和缺陷称为复合中心。
(2分)
17等电子复合中心:等电子复合中心:在Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体中掺入一定量的与主原子等价的某种杂质原子,取代格点上的原子。
由于杂质原子和主原子之间电负性的差别,中性杂质原子可以束缚电子或空穴而成为带电中心,带电中心会吸引和被束缚载流子符号相反的载流子,形成一个激子束缚态。
18.迁移率:单位电场作用下,载流子获得的平均定向运动速度,反映了载流子在电场作用下的输运能力,是半导体物
理中重要的概念和参数之一。
迁移率的表达式为:μ=qτ/m* 。
可见,有效质量和弛豫时间(散射)是影响迁移率的因素。
19.漂移运动:载流子在电场作用下的运动。
总漂移电流密度方程
E
pq
nq
J
J
J
p
n
p
n
)
(μ
μ+
=
+
=
20.扩散运动:当半导体内部的载流子存在浓度梯度时,引起载流子由浓度高的地方向浓度低的地方扩散,扩散运动是载流子的有规则运动。
电子扩散电流dx
dn
qD
J
n
diff
n
=
,
空穴扩散电流dx
dp
qD
J
p
diff
p
-
=
,
21.简并半导体:对于重掺杂半导体,费米能级接近或进入导带或价带,导带/价带中的载流子浓度很高,泡利不相容原理起作用,电子和空穴分布不再满足玻耳兹曼分布,需要采用费米分布函数描述。
称此
类半导体为简并半导体。
满足的条件
为
22.非简并半导体:掺杂浓度较低,其费米能级EF在禁带中
的半导体;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
23迁移率:单位电场作用下,载流子获得的平均定向运动速度,反映了载流子在电场作用下的输运能力,是半导体物理中重要的概念和参数之一。
迁移率的表达式为:μ=qτ/m* 。
可见,有效质量和弛豫时间(散射)是影响迁移率的因素。
24硅中掺金的工艺主要用于制造__器件。
若某材料电阻率随温度上升而先下降后上升,该材料是__。
25.Pn结外加反向偏压时,流过pn结的电流比由扩散理论得
到的理论结果要大,而且随外加反向偏压的增大而缓慢增加。
除扩散电流外,该电流还包括__。
26若某半导体导带中发现电子的几率为零,则该半导体必定__。
27室温下,,已知Si的电子迁移率为,
Dn为。
28在光电转换过程中,硅材料一般不如砷化镓量子效率高,因其。
28.有效陷阱中心的位置靠近。
29.对于只含一种杂质的非简并n型半导体,费米能级Ef随
温度上升而。
30.长声学波对载流子的散射几率Ps与温度T的关系
是,由此所决定的迁移率与温度的关系为31.已知硅的禁带宽度为1.12eV,则本征吸收的长波限为
(微米),锗的禁带宽度为0.67eV,则长波限为(微米)。
32.复合中心的作用是。
起有效复合中
心的杂质能级必须位于,而且对电子和空穴的俘获系数rn 和rp 须满足。
0.026
k T q V
=
33.对两块外观相同的半导体单晶,a高度本征;b高度补偿的半导体,如何进行判别?。