半导体知识点整理
半导体知识点总结大全
![半导体知识点总结大全](https://img.taocdn.com/s3/m/5cf0d89d27fff705cc1755270722192e4436584f.png)
半导体知识点总结大全引言半导体是一种能够在一定条件下既能导电又能阻止电流的材料。
它是电子学领域中最重要的材料之一,广泛应用于集成电路、光电器件、太阳能电池等领域。
本文将对半导体的知识点进行总结,包括半导体基本概念、半导体的电子结构、PN结、MOS场效应管、半导体器件制造工艺等内容。
一、半导体的基本概念(一)电子结构1. 原子结构:半导体中的原子是由原子核和围绕原子核轨道上的电子组成。
原子核带正电荷,电子带负电荷,原子核中的质子数等于电子数。
2. 能带:在固体中,原子之间的电子形成了能带。
能带在能量上是连续的,但在实际情况下,会出现填满的能带和空的能带。
3. 半导体中的能带:半导体材料中,能带又分为价带和导带。
价带中的电子是成对出现的,导带中的电子可以自由运动。
(二)本征半导体和杂质半导体1. 本征半导体:在原子晶格中,半导体中的电子是在能带中的,且不受任何杂质的干扰。
典型的本征半导体有硅(Si)和锗(Ge)。
2. 杂质半导体:在本征半导体中加入少量杂质,形成掺杂,会产生额外的电子或空穴,使得半导体的导电性质发生变化。
常见的杂质有磷(P)、硼(B)等。
(三)半导体的导电性质1. P型半导体:当半导体中掺入三价元素(如硼),形成P型半导体。
P型半导体中导电的主要载流子是空穴。
2. N型半导体:当半导体中掺入五价元素(如磷),形成N型半导体。
N型半导体中导电的主要载流子是自由电子。
3. 载流子浓度:半导体中的载流子浓度与掺杂浓度有很大的关系,载流子浓度的大小决定了半导体的电导率。
4. 质量作用:半导体中载流子的浓度受温度的影响,其浓度与温度成指数关系。
二、半导体器件(一)PN结1. PN结的形成:PN结是由P型半导体和N型半导体通过扩散结合形成的。
2. PN结的电子结构:PN结中的电子从N区扩散到P区,而空穴从P区扩散到N区,当N区和P区中的载流子相遇时相互复合。
3. PN结的特性:PN结具有整流作用,即在正向偏置时具有低电阻,反向偏置时具有高电阻。
半导体基本知识总结
![半导体基本知识总结](https://img.taocdn.com/s3/m/0c696caff9c75fbfc77da26925c52cc58bd690e7.png)
半导体基本知识总结半导体是一种介于导体(如金属)和绝缘体(如橡胶)之间的材料。
它的电导率介于导体和绝缘体之间,可以在特定条件下导电或导热。
半导体材料通常由硅(Si)或锗(Ge)等元素组成。
半导体具有以下几个重要特性:1. 带隙: 半导体具有能带隙,在原子之间存在禁止带,使得半导体在低温状态下几乎没有自由电子或空穴存在。
当半导体受到外部能量或掺杂杂质的影响时,带隙可以被克服,进而产生导电或导热行为。
2. 导电性: 半导体的电导性取决于其材料内部的掺杂情况。
掺杂是指将杂质元素(如硼或磷)引入半导体材料中,以改变其电子特性。
N型半导体中的杂质元素会提供额外的自由电子,增加导电性;P型半导体中的杂质元素会提供额外的空穴,也可以增加导电性。
3. PN结: PN结是由P型半导体和N型半导体通过特定方式连接而成的结构。
PN结具有整流特性,只允许电流在特定方向上通过。
当正向偏置(即正端连接正极,负端连接负极)时,电流可以自由通过;而反向偏置时,几乎没有电流通过。
4. 半导体器件: 多种半导体器件被广泛使用,如二极管、晶体管和集成电路。
二极管是一种具有正向和反向导电特性的器件,可用于整流和电压稳定等应用。
晶体管是一种具有放大和开关功能的半导体器件。
集成电路是把多个晶体管、电阻和电容等器件集成在一起,成为一个小型电路单元,用于各种电子设备。
半导体的发现和发展极大地推动了现代电子技术的进步。
它不仅广泛应用于计算机、通信设备和电子产品,还在光电子学、太阳能电池和传感器等领域发挥着重要作用。
随着半导体技术的不断发展,人们对于半导体材料与器件的研究仍在进行,为电子技术的未来发展提供了无限可能性。
半导体的基本知识
![半导体的基本知识](https://img.taocdn.com/s3/m/f4ac784a53ea551810a6f524ccbff121dd36c5a7.png)
半导体的基本知识半导体是一种电导率介于导体和绝缘体之间的材料。
半导体的电性质可以通过施加电场或光照来改变,这使得半导体在电子学和光电子学等领域有广泛的应用。
以下是关于半导体的一些基本知识:1. 基本概念:导体、绝缘体和半导体:导体(Conductor):电导率很高,电子容易通过的材料,如金属。
绝缘体(Insulator):电导率很低,电子很难通过的材料,如橡胶、玻璃。
半导体(Semiconductor):电导率介于导体和绝缘体之间的材料,如硅、锗。
2. 晶体结构:半导体通常以晶体结构存在,常见的半导体材料有硅(Si)、锗(Ge)、砷化镓(GaAs)等。
3. 电子能带:价带和导带:半导体中的电子能带分为价带和导带。
电子在价带中,但在施加电场或光照的作用下,电子可以跃迁到导带中,形成电流。
能隙:价带和导带之间的能量差称为能隙。
半导体的能隙通常较小,这使得它在室温下就能够被外部能量激发。
4. 本征半导体和杂质半导体:本征半导体:纯净的半导体材料,如纯硅。
杂质半导体:在半导体中引入少量杂质(掺杂)以改变其导电性质。
掺入五价元素(如磷、砷)形成n型半导体,而掺入三价元素(如硼、铝)形成p型半导体。
5. p-n 结:p-n 结:将p型半导体和n型半导体通过特定工艺连接在一起形成p-n 结。
这是许多半导体器件的基础,如二极管和晶体管。
6. 半导体器件:二极管(Diode):由p-n 结构构成,具有整流特性。
晶体管(Transistor):由多个p-n 结构组成,可以放大和控制电流。
集成电路(Integrated Circuit,IC):在半导体上制造出许多微小的电子器件,形成集成电路,实现多种功能。
7. 半导体的应用:电子学:微电子器件、逻辑电路、存储器件等。
光电子学:光电二极管、激光二极管等。
太阳能电池:利用半导体材料的光伏效应。
这些是半导体的一些基本知识,半导体技术的不断发展推动了现代电子、通信和计算机等领域的快速进步。
第三节 半导体
![第三节 半导体](https://img.taocdn.com/s3/m/e93705ad534de518964bcf84b9d528ea80c72f6d.png)
第三节半导体
半导体是当今电子行业最基础的材料之一,其作用和意义不容小觑。
在此我们将深入探讨半导体的相关知识。
一、什么是半导体?
半导体是指在室温下,其导电性介于导体和绝缘体之间的材料。
有
时也被称为半导体晶体。
二、半导体的种类
从其晶体结构来看,半导体可分为单晶硅、多晶硅、非晶硅、蓝宝石、碳化硅、氮化硅等。
三、半导体的应用
1、集成电路 - 由于半导体表现出了半导体-绝缘体-金属场效应,能
够强制控制流经半导体器件的电流强度和方向,因此可用于制作各种
逻辑、振荡器等集成电路。
2、光电器件 - 利用半导体光电特性制作出的器件,如太阳能电池、发光二极管、激光器等。
3、功率器件 - 利用半导体导电性能和电特性,制作出高变换效率、低损耗、高可靠性的功率电子元器件,如IGBT器件等。
4、传感器 - 利用半导体的光电、温度、湿度、压力等特性制作出的传感器器件。
四、半导体技术的发展趋势
1、晶体管微型化和集成化 - 在实际应用中,需要更高的速度、更小的面积和功耗,因此晶体管制作微型化和集成化是半导体技术的重要趋势。
2、功率器件的高效率和大功率 - 随着人们生活水平的提高,需要更高效、更可靠、更节能的电子设备,因此功率器件的高效率和大功率是半导体技术的趋势。
3、新型材料的开发 - 蓝宝石、碳化硅等新型材料在一定应用领域已得到广泛的应用,半导体技术发展也将趋于多样化。
总而言之,半导体技术因其广泛的应用领域和重要的作用被越来越广泛地关注着,也将成为电子行业长期的研究方向之一。
半导体知识点总结高中
![半导体知识点总结高中](https://img.taocdn.com/s3/m/bbd155fb64ce0508763231126edb6f1aff0071a5.png)
半导体知识点总结高中一、半导体的概念半导体是介于导体和绝缘体之间的一类物质。
在半导体中,电子的导电能力比绝缘体好,但并不及导体好。
半导体的导电机制是通过外加电场或光照来改变材料的导电性质。
二、半导体的基本性质1. 禁带宽度:半导体的能带结构是由价带和导带组成,两者之间的能带间隙称为禁带宽度。
禁带宽度决定了半导体的电学特性,一般被用来区分半导体的种类,如硅、锗等。
2. 导电机制:半导体的导电机制主要有两种,一是载流子的浓度可以通过外加电场或光照来改变,此时的导电机制称为电场效应或光照效应。
二是在高温下,少数载流子的浓度大大增加,使得半导体发生了电导,此时的导电机制称为热激发。
3. 施主和受主:半导体材料中的掺杂原子可以分为施主和受主,施主是指掺入材料中导致材料带负电性的原子,而受主是指导致带正电性的原子。
4. 电子与空穴:当半导体中的原子受到激发时,可以形成自由电子和自由空穴,这两者是载流子的基本单位。
三、半导体器件1. 二极管:二极管是一种半导体器件,它由P型区和N型区组成,具有单向导电性。
当加在二极管两端的电压大于开启电压时,二极管就开始导电了。
2. 晶体三极管:晶体三极管是一种电子器件,是由两个P型半导体和一个N型半导体层堆积而成的。
晶体三极管有放大信号、开关控制信号等功能。
四、半导体材料1. 硅(Si):硅是目前最常用的半导体材料,具有稳定性好、制备工艺成熟、价格便宜等特点。
硅半导体的电子迁移率不高,电导率较低,但是它便宜易得,并且有很好的化学稳定性。
2. 锗(Ge):在早期半导体技术中,锗是最早用作半导体材料的。
锗具有良好的电子迁移率,是一种重要的电子材料。
五、半导体的应用1. 微电子器件:微电子器件是半导体的最主要应用之一。
我们所见到的电子产品、电脑、手机等都离不开半导体器件。
2. 光电器件:半导体材料具有优异的光电性能,可以制备出各种光电器件,如光电二极管、光电晶体管等。
3. 太阳能电池:半导体材料可以转化光能为电能,利用太阳能电池板中的半导体材料可以将阳光直接转换为电能。
半导体知识点总结
![半导体知识点总结](https://img.taocdn.com/s3/m/9ee7c22f9a6648d7c1c708a1284ac850ad0204d3.png)
半导体知识点总结半导体是一种介于导体和绝缘体之间的材料,它具有一些特殊的电子性质,因此在现代电子技术中具有重要的应用。
本文将对半导体的基本概念、特性、原理以及应用进行详细的介绍和总结。
一、半导体的基本概念1、半导体材料半导体材料是一类电阻率介于导体和绝缘体之间的材料,它具有一些特殊的电子能带结构。
常见的半导体材料包括硅(Si)、锗(Ge)、GaAs等。
2、半导体的掺杂半导体材料经过掺杂后,可以改变其电子结构和导电性质。
常见的掺杂有N型和P型两种类型,分别通过掺入杂质原子,引入额外的自由电子或空穴来改变半导体的导电性质。
3、半导体的结构半导体晶体结构通常是由大量的晶格排列组成,具有一定的晶格参数和对称性。
在半导体器件中,常见的晶体结构有晶体管、二极管、MOS器件等。
二、半导体的特性1、能带结构半导体的能带结构是其特有的性质,它决定了半导体的导电性质。
半导体的能带结构通常包括价带和导带,其中价带中填充电子的能级较低,而导带中电子的能级较高,两者之间的能隙称为禁带宽度。
2、电子迁移和载流子在外加电场的作用下,半导体中的自由电子和空穴可以在晶体内迁移,并形成电流。
这些移动的载流子是半导体器件工作的基础。
3、半导体的导电性半导体的导电性是由自由电子和空穴共同贡献的,通过掺杂和外加电场的调制,可以改变半导体的导电性。
三、半导体的原理1、P-N结P-N结是半导体器件中最基本的结构之一,它由P型半导体和N型半导体组成。
P-N结具有整流、放大、开关等功能,是二极管、光电二极管等器件的基础。
2、场效应器件场效应器件是一类利用外加电场控制半导体导电性质的器件,包括MOS场效应管、JFET场效应管等。
场效应器件具有高输入电阻、低功耗等优点,在数字电路和模拟电路中得到广泛应用。
3、半导体光电器件半导体光电器件是一类利用光电效应将光能转化为电能的器件,包括光电二极管、光电导电器件等。
光电器件在光通信、光探测、光伏等领域有着重要的应用。
(完整word版)半导体物理知识点梳理
![(完整word版)半导体物理知识点梳理](https://img.taocdn.com/s3/m/ba88fdec80eb6294dd886cdf.png)
半导体物理考点归纳一·1.金刚石1) 结构特点:a. 由同类原子组成的复式晶格。
其复式晶格是由两个面心立方的子晶格彼此沿其空间对角线位移1/4的长度形成b. 属面心晶系,具立方对称性,共价键结合四面体。
c. 配位数为4,较低,较稳定。
(配位数:最近邻原子数)d. 一个晶体学晶胞内有4+8*1/8+6*1/2=8个原子。
2) 代表性半导体:IV 族的C ,Si ,Ge 等元素半导体大多属于这种结构。
2.闪锌矿1) 结构特点:a. 共价性占优势,立方对称性;b. 晶胞结构类似于金刚石结构,但为双原子复式晶格;c. 属共价键晶体,但有不同的离子性。
2) 代表性半导体:GaAs 等三五族元素化合物均属于此种结构。
3.电子共有化运动:原子结合为晶体时,轨道交叠。
外层轨道交叠程度较大,电子可从一个原子运动到另一原子中,因而电子可在整个晶体中运动,称为电子的共有化运动。
4.布洛赫波: 晶体中电子运动的基本方程为: ,K 为波矢,uk(x)为一个与晶格同周期的周期性函数,5.布里渊区:禁带出现在k=n/2a 处,即在布里渊区边界上;允带出现在以下几个区: 第一布里渊区:-1/2a<k<1/2a (简约布里渊区)第二布里渊区:-1/a<k<-1/2a,1/2a<k<1/aE(k)也是k 的周期函数,周期为1/a,即E(k)=E(k+n/a),能带愈宽,共有化运动就更强烈。
6.施主杂质:V 族杂质在硅,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,称它们 为施主杂质或n 型杂质7.施主能级:将施主杂质束缚的电子的能量状态称为施主能级,记为ED 。
施主能级离导带很近。
8.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,并形成负电中心,称它们为受主杂质或P 型杂质。
9.受主能级:把被受主杂质所束缚的空穴的能量状态称为受主能级,记为EA 。
受主能级离价带很近。
(整理)半导体基础知识.
![(整理)半导体基础知识.](https://img.taocdn.com/s3/m/51b67c2cb7360b4c2e3f6473.png)
1.1 半导体基础知识概念归纳本征半导体定义:纯净的具有晶体结构的半导体称为本征半导体。
电流形成过程:自由电子在外电场的作用下产生定向移动形成电流。
绝缘体原子结构:最外层电子受原子核束缚力很强,很难成为自由电子。
绝缘体导电性:极差。
如惰性气体和橡胶。
半导体原子结构:半导体材料为四价元素,它们的最外层电子既不像导体那么容易挣脱原子核的束缚,也不像绝缘体那样被原子核束缚得那么紧。
半导体导电性能:介于半导体与绝缘体之间。
半导体的特点:★在形成晶体结构的半导体中,人为地掺入特定的杂质元素,导电性能具有可控性。
★在光照和热辐射条件下,其导电性有明显的变化。
晶格:晶体中的原子在空间形成排列整齐的点阵,称为晶格。
共价键结构:相邻的两个原子的一对最外层电子(即价电子)不但各自围绕自身所属的原子核运动,而且出现在相邻原子所属的轨道上,成为共用电子,构成共价键。
自由电子的形成:在常温下,少数的价电子由于热运动获得足够的能量,挣脱共价键的束缚变成为自由电子。
空穴:价电子挣脱共价键的束缚变成为自由电子而留下一个空位置称空穴。
电子电流:在外加电场的作用下,自由电子产生定向移动,形成电子电流。
空穴电流:价电子按一定的方向依次填补空穴(即空穴也产生定向移动),形成空穴电流。
本征半导体的电流:电子电流+空穴电流。
自由电子和空穴所带电荷极性不同,它们运动方向相反。
载流子:运载电荷的粒子称为载流子。
导体电的特点:导体导电只有一种载流子,即自由电子导电。
本征半导体电的特点:本征半导体有两种载流子,即自由电子和空穴均参与导电。
本征激发:半导体在热激发下产生自由电子和空穴的现象称为本征激发。
复合:自由电子在运动的过程中如果与空穴相遇就会填补空穴,使两者同时消失,这种现象称为复合。
动态平衡:在一定的温度下,本征激发所产生的自由电子与空穴对,与复合的自由电子与空穴对数目相等,达到动态平衡。
载流子的浓度与温度的关系:温度一定,本征半导体中载流子的浓度是一定的,并且自由电子与空穴的浓度相等。
半导体基础知识
![半导体基础知识](https://img.taocdn.com/s3/m/51e7e43752ea551811a68736.png)
现代电子学中,用的最多的半导 体是硅和锗,它们的最外层电子 (价电子)都是四个。
Ge
Si
电子器件所用的半导体具有晶体结构,因 此把半导体也称为晶体。
2、半导体的导电特性
1)热敏性 与温度有关。温度升高,导电能力增强。 2)光敏性 与光照强弱有关。光照强,导电能力增强 3)掺杂性 加入适当杂质,导电能力显著增强。
图 二极管的结构示意图 (a)点接触型
(2) 面接触型二极管—
PN结面积大,用 于工频大电流整流电路。
往往用于集成电路制造工 艺中。PN 结面积可大可小,用 于高频整流和开关电路中。
(b)面接触型
(3) 平面型二极管—
(c)平面型 图 二极管的结构示意图
2、分类
1)按材料分:硅管和锗管 2)按结构分:点接触和面接触 3)按用途分:检波、整流…… 4)按频率分:高频和低频
---- - - ---- - - ---- - - ---- - -
+ +++++ + +++++ + +++++ + +++++
空间电荷区
扩散运动 (浓度差产生)
阻挡多子扩散
2)内电场的形成及其作用{ 促进少子漂移 漂移运动
P型半导体
、所以扩散和 移这一对相反- - - - - - 运动最终达到 衡,相当于两- - - - - - 区之间没有电- - - - - - 运动,空间电 区的厚度固定- - - - - - 变。
在常温下,由于热激发,使一些价电子 获得足够的能量而脱离共价键的束缚,成 为自由电子,同时共价键上留下一个空位, 称为空穴。
半导体基础知识
![半导体基础知识](https://img.taocdn.com/s3/m/d6ce804c16fc700aba68fc46.png)
半导体基础知识(详细篇)2.1.1 概念根据物体导电能力(电阻率)的不同,来划分导体、绝缘体和半导体。
1. 导体:容易导电的物体。
如:铁、铜等2. 绝缘体:几乎不导电的物体。
如:橡胶等3. 半导体:半导体是导电性能介于导体和半导体之间的物体。
在一定条件下可导电。
半导体的电阻率为10-3~109 Ω·cm。
典型的半导体有硅Si和锗Ge以及砷化镓GaAs等。
半导体特点:1) 在外界能源的作用下,导电性能显著变化。
光敏元件、热敏元件属于此类。
2) 在纯净半导体内掺入杂质,导电性能显著增加。
二极管、三极管属于此类。
2.1.2 本征半导体1.本征半导体——化学成分纯净的半导体。
制造半导体器件的半导体材料的纯度要达到99.9999999%,常称为“九个9”。
它在物理结构上呈单晶体形态。
电子技术中用的最多的是硅和锗。
硅和锗都是4价元素,它们的外层电子都是4个。
其简化原子结构模型如下图:外层电子受原子核的束缚力最小,成为价电子。
物质的性质是由价电子决定的。
外层电子受原子核的束缚力最小,成为价电子。
物质的性质是由价电子决定的。
2.本征半导体的共价键结构本征晶体中各原子之间靠得很近,使原分属于各原子的四个价电子同时受到相邻原子的吸引,分别与周围的四个原子的价电子形成共价键。
共价键中的价电子为这些原子所共有,并为它们所束缚,在空间形成排列有序的晶体。
如下图所示:硅晶体的空间排列与共价键结构平面示意图3.共价键共价键上的两个电子是由相邻原子各用一个电子组成的,这两个电子被成为束缚电子。
束缚电子同时受两个原子的约束,如果没有足够的能量,不易脱离轨道。
因此,在绝对温度T=0°K(-273°C)时,由于共价键中的电子被束缚着,本征半导体中没有自由电子,不导电。
只有在激发下,本征半导体才能导电4.电子与空穴当导体处于热力学温度0°K时,导体中没有自由电子。
当温度升高或受到光的照射时,价电子能量增高,有的价电子可以挣脱原子核的束缚,而参与导电,成为自由电子。
半导体基础知识
![半导体基础知识](https://img.taocdn.com/s3/m/e7cb3841482fb4daa58d4bf6.png)
半导体基础知识 Prepared on 24 November 2020一.名词解释:1..什么是半导体半导体具有那些特性导电性介于导体与绝缘体之间的物质称为半导体热敏性:导电能力受温度影响大,当环境温度升高时,其导电能力增强。
可制作热敏元件。
光敏性:导电能力受光照影响大,当光照增强时候,导电能力增强。
可制作光敏元件。
掺杂性:导电能力受杂质影响极大,称为掺杂性。
2.典型的半导体是SI和Ge , 它们都是四价元素。
Si是一种化学元素,在地壳中含量仅次于氧,其核外电子排布是。
3.半导体材料中有两种载流子,电子和空穴。
电子带负电,空穴带正电,在纯净半导体中掺入不同杂质可得到P型和N型半导体,常见P型半导体的掺杂元素为硼,N型半导体的掺杂元素为磷。
P型半导体主要空穴导电, N型半导体主要靠电子导电。
4. 导体:导电性能良好,其外层电子在外电场作用下很容易产生定向移动,形成电流,常见的导体有铁,铝,铜等低价金属元素。
5.绝缘体:一般情况下不导电,其原子的最外层电子受原子核束缚很强,只有当外电场达到一定程度才可导电。
惰性气体,橡胶等。
6.半导体:一般情况下不导电,但在外界因素刺激下可以导电,例如强电场或强光照射。
其原子的最外层电子受原子核的束缚力介于导体和绝缘体之间。
Si,Ge等四价元素。
7. 本征半导体:无杂质的具有稳定结构的半导体。
8晶体:由完全相同的原子,分子或原子团在空间有规律的周期性排列构成的有一定几何形状的固体材料,构成晶体的完全相同的原子,分子,原子团称为基元。
9.晶体结构:简单立方,体心立方,面心立方,六角密积, NACL结构,CSCL结构,金刚石结构。
10.七大晶系:三斜,单斜,正交,四角,六角,三角,立方。
11.酸腐蚀和碱腐蚀的化学反应方程式:SI+4HNO3+HF=SIF4+4NO2+4H2OSI+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H212.自然界的物质,可分为晶体和非晶体两大类。
半导体相关知识点总结
![半导体相关知识点总结](https://img.taocdn.com/s3/m/9c854b2cdcccda38376baf1ffc4ffe473368fda2.png)
半导体相关知识点总结半导体的本质是由于其电子结构的特殊性质。
在晶体结构中,半导体的价带和导带之间存在禁带宽度,当外界能量激发足够时,电子可以跃迁到导带中,形成电子-空穴对。
这种电子-空穴对的移动使得半导体呈现出导电性质。
半导体的主要特性包括:1. 禁带宽度:即价带和导带之间的能隙,影响着半导体的导电性质。
禁带宽度越小,半导体的导电性越好。
2. 电子-空穴对:当半导体受到外界能量激发时,电子可以从价带跃迁到导带中,留下一个空穴。
这种电子-空穴对的移动使得半导体发生导电。
3. 固体结构:半导体通常是以晶体形式存在的,具有规则的结晶结构。
晶格缺陷、杂质和界面对半导体的性质有着重要影响。
半导体材料的制备方法主要包括单晶生长、多晶生长、气相沉积等。
常见的半导体工艺包括光刻、腐蚀、离子注入、扩散等。
半导体材料的性能与应用:1. 半导体材料的性能:(1)导电性能:半导体的导电性是其最重要的性能之一。
通过控制禁带宽度和掺杂类型,可以调节半导体的电导率。
(2)光电性能:半导体材料对光的吸收、发射、透射等现象具有独特的性能,被广泛应用于光电器件领域。
(3)热电性能:半导体材料具有热电效应,可将热能转换为电能或将电能转换为热能。
(4)磁电性能:一些半导体材料具有磁电效应,在磁电存储和传感器方面有着潜在的应用价值。
2. 半导体材料的应用:(1)集成电路:半导体材料被广泛应用于集成电路中,构成了计算机、通信设备、消费类电子产品等的核心部件。
(2)光电器件:包括激光二极管、光电二极管、太阳能电池等,在通信、光储存、能源等领域有着重要作用。
(3)传感器:半导体材料的电、光、热等性能使得其在传感器领域有着广泛应用,包括压力传感器、光敏传感器、温度传感器等。
(4)功率器件:包括IGBT、MOSFET等功率器件,用于控制大功率电路和电子设备。
(5)发光器件:包括LED、OLED等,广泛应用于照明、显示等领域。
半导体技术的发展趋势:1. 新型材料的研发:包括石墨烯、二维材料、有机半导体材料等的研究,以拓展半导体应用领域。
半导体器件重要知识点总结
![半导体器件重要知识点总结](https://img.taocdn.com/s3/m/e7eab64178563c1ec5da50e2524de518964bd3cd.png)
半导体器件重要知识点总结一、半导体基础知识1. 半导体的概念及特性:半导体是指导电性介于导体和绝缘体之间的一类材料。
由于半导体材料的导电性能受温度、光照等外部条件的影响比较大,它可以在不同的条件下表现出不同的导电特性。
半导体材料常见的有硅、锗等。
2. P型半导体和N型半导体:P型半导体是指在半导体材料中掺入了3价元素,如硼、铝等,使其成为带正电荷的空穴主导的半导体材料。
N型半导体是指在半导体材料中掺入了5价元素,如磷、砷等,使其成为自由电子主导的半导体材料。
3. 掺杂:半导体器件在制造过程中一般都要进行掺杂,以改变其导电性能。
掺杂分为N型掺杂和P型掺杂,通过掺杂可以使半导体材料的导电性能得到调控,从而获得所需要的电子特性。
4. pn结:pn结是指将P型半导体和N型半导体直接连接而成的结构,它是构成各类半导体器件的基础之一。
pn结具有整流、发光、光电转换等特性,在各类器件中得到了广泛的应用。
二、半导体器件的基本知识1. 二极管(Diode):二极管是一种基本的半导体器件,它采用pn结的结构,在正向偏置时可以导通,而在反向偏置时则将电流阻断。
二极管在各类电子电路中具有整流、电压稳定、信号检测等重要作用。
2. 晶体管(Transistor):晶体管是一种由半导体材料制成的三电极器件,它采用多个pn结的结构,其主要功能是放大信号、开关电路和稳定电路等。
晶体管在各类电子器件中扮演着至关重要的作用,是现代电子技术的重要组成部分。
3. 集成电路(IC):集成电路是将大量的半导体器件集成在一块半导体芯片上的器件,它可以实现各种功能,如存储、计算、通信等。
集成电路在现代电子技术中已成为了各类电子产品不可或缺的一部分,是现代电子产品的核心之一。
4. MOS场效应管(MOSFET):MOSFET是一种基于金属-氧化物-半导体的结构的场效应晶体管,它在功率控制、开关电路、放大器等方面有着重要的应用。
MOSFET在各类电源、电动机控制等领域得到了广泛的应用。
半导体基础知识详细
![半导体基础知识详细](https://img.taocdn.com/s3/m/54131ea46aec0975f46527d3240c844769eaa0d2.png)
半导体基础知识详细半导体是一种电子特性介于导体和绝缘体之间的材料。
它的电阻率介于导体和绝缘体之间,而且在外界条件下可以通过控制电场、光照、温度等因素来改变其电子特性。
半导体材料广泛应用于电子器件、太阳能电池、光电器件、传感器等领域。
1. 半导体的基本概念半导体是指在温度为绝对零度时,其电阻率介于导体和绝缘体之间的材料。
在室温下,半导体的电阻率通常在10^-3到10^8Ω·cm之间。
半导体的导电性质可以通过控制材料中的杂质浓度来改变,这种过程称为掺杂。
2. 半导体的晶体结构半导体的晶体结构分为两种:共价键晶体和离子键晶体。
共价键晶体是由原子间共享电子形成的晶体,如硅、锗等。
共价键晶体的晶格结构稳定,电子在晶格中移动时需要克服较大的势垒,因此其导电性较差。
离子键晶体是由正负离子间的静电作用形成的晶体,如氯化钠、氧化镁等。
离子键晶体的晶格结构较稳定,电子在晶格中移动时需要克服较小的势垒,因此其导电性较好。
3. 半导体的能带结构半导体的能带结构是指半导体中电子能量的分布情况。
半导体的能带结构分为价带和导带两部分。
价带是指半导体中最高的能量带,其中填满了价电子。
导带是指半导体中次高的能量带,其中没有或只有很少的电子。
当半导体中的电子受到外界激发时,可以从价带跃迁到导带,形成电子空穴对。
4. 半导体的掺杂半导体的掺杂是指向半导体中加入少量的杂质原子,以改变其电子特性。
掺杂分为n型和p 型两种。
n型半导体是指向半导体中掺入少量的五价杂质原子,如磷、砷等。
这些杂质原子会向半导体中释放一个电子,形成自由电子,从而提高半导体的导电性能。
p型半导体是指向半导体中掺入少量的三价杂质原子,如硼、铝等。
这些杂质原子会从半导体中吸收一个电子,形成空穴,从而提高半导体的导电性能。
5. 半导体器件半导体器件是利用半导体材料制造的电子器件,包括二极管、晶体管、场效应管、集成电路等。
二极管是一种由n型半导体和p型半导体组成的器件,具有单向导电性。
半导体物理知识点
![半导体物理知识点](https://img.taocdn.com/s3/m/b94fe19f0d22590102020740be1e650e52eacffa.png)
半导体物理知识点半导体是现代电子技术的核心材料,从我们日常使用的手机、电脑到各种高科技设备,都离不开半导体器件的应用。
了解半导体物理的基本知识点对于理解和掌握现代电子技术至关重要。
一、半导体的基本概念半导体是一种导电性能介于导体和绝缘体之间的材料。
常见的半导体材料有硅(Si)、锗(Ge)等。
在纯净的半导体中,导电能力较弱,但通过掺入杂质可以显著改变其导电性能。
半导体中的载流子包括电子和空穴。
电子带负电,空穴带正电。
在半导体中,电子和空穴都能参与导电。
二、晶体结构半导体材料通常具有晶体结构。
以硅为例,其晶体结构是金刚石结构。
在晶体中,原子按照一定的规律排列,形成晶格。
晶格常数是描述晶体结构的重要参数。
对于硅,晶格常数约为 0543 纳米。
三、能带结构在量子力学的框架下,半导体的电子能量状态形成能带。
包括导带和价带。
导带中的电子能够自由移动,从而导电;价带中的电子被束缚,不能自由导电。
导带和价带之间存在禁带宽度,也称为能隙。
能隙的大小决定了半导体的导电性能。
能隙较小的半导体,如锗,在常温下就有一定的导电能力;而能隙较大的半导体,如硅,在常温下导电性能较差。
四、施主杂质和受主杂质为了改变半导体的导电性能,常常掺入杂质。
施主杂质能够提供电子,使半导体成为n 型半导体。
例如,在硅中掺入磷(P)等五价元素,就形成了 n 型半导体。
受主杂质能够接受电子,形成空穴,使半导体成为 p 型半导体。
例如,在硅中掺入硼(B)等三价元素,就形成了 p 型半导体。
五、pn 结pn 结是半导体器件的基本结构之一。
当 p 型半导体和 n 型半导体接触时,会形成一个特殊的区域,即 pn 结。
在 pn 结处,存在内建电场,阻止多数载流子的扩散,但促进少数载流子的漂移。
pn 结具有单向导电性,这是二极管的工作基础。
六、半导体的导电性半导体的电导率与温度、杂质浓度等因素密切相关。
随着温度的升高,本征半导体的电导率会增加,因为更多的电子会从价带跃迁至导带。
半导体主要知识点总结
![半导体主要知识点总结](https://img.taocdn.com/s3/m/bd98014253ea551810a6f524ccbff121dd36c583.png)
半导体主要知识点总结一、半导体的基本概念1.1半导体的定义与特点:半导体是介于导体和绝缘体之间的一类材料,具有介于导体和绝缘体之间的电阻率。
与导体相比,半导体的电阻率较高;与绝缘体相比,半导体的电子传导性能较好。
由于半导体具有这种特殊的电学性质,因此具有重要的电子学应用价值。
1.2半导体的晶体结构:半导体晶体结构通常是由离子键或共价键构成的晶体结构。
半导体的晶体结构对其电学性质有重要的影响,这也是半导体电学性质的重要基础。
1.3半导体的能带结构:半导体的电学性质与其能带结构密切相关。
在半导体的能带结构中,通常存在导带和价带,以及禁带。
导带中的载流子为自由电子,价带中的载流子为空穴,而在禁带中则没有载流子存在。
二、半导体的掺杂和电子输运2.1半导体的掺杂:半导体的电学性质可以通过掺杂来调控。
通常会向半导体中引入杂质原子,以改变半导体的电学性质。
N型半导体是指将少量的五价杂质引入四价半导体中,以增加自由电子的浓度。
P型半导体是指将少量的三价杂质引入四价半导体中,以增加空穴的浓度。
2.2半导体中的载流子输运:在半导体中,载流子可以通过漂移和扩散两种方式进行输运。
漂移是指载流子在电场作用下移动的过程,而扩散是指载流子由高浓度区域向低浓度区域扩散的过程。
这两种过程决定了半导体材料的电学性质。
三、半导体器件与应用3.1二极管:二极管是一种基本的半导体器件,由N型半导体和P型半导体组成。
二极管具有整流和选择通道的功能,是现代电子设备中广泛应用的器件之一。
3.2晶体管:晶体管是一种由多个半导体材料组成的器件。
它通常由多个P型半导体、N型半导体和掺杂层组成。
晶体管是目前电子设备中最重要的器件之一,具有放大、开关和稳定电流等功能。
3.3集成电路:集成电路是将大量的电子器件集成在一块芯片上的器件。
它是现代电子设备中最重要的组成部分之一,可以实现各种复杂的功能,如计算、存储和通信等。
3.4发光二极管:发光二极管是一种将电能转化为光能的半导体器件,具有高效、省电和寿命长的特点。
半导体物理知识点总结
![半导体物理知识点总结](https://img.taocdn.com/s3/m/1ec714030a4c2e3f5727a5e9856a561253d3215f.png)
半导体物理知识点总结
1. 能带和价带:半导体中电子带有能量,能量随轨道高低而不同,能带包含在价带和导带中。
2. 能隙:能量带的差值,该值越小,材料越容易被激发。
3. 电子结构:材料中的电子布局,包括离子能、波函数、能态等。
4. 掺杂:向半导体中添加不同类型的掺杂,可改变材料的电学性质,如导电性能和半导体的唯一性。
5. pn结:半导体材料中,p型和n型结合,形成一个有峰值的pn结,可以用于制作二极管、场效应管或光电转换器等电子器件。
6. 入射光:当入射光击中半导体上,产生光伏效应,电子被激发并向两侧移动,形成电流。
7. 电子迁移率:电子在半导体中移动速度的度量,影响材料的导电性质。
8. 本征载流子:半导体中由温度效应造成的材料中存在的自由电子和空穴,这些载流子决定着材料的导电性质。
9. 孪晶:半导体材料结构中的孪晶对材料电学性质造成影响,不同方向的孪晶对应不同的导电性和多晶性。
10. 激发态:半导体中的电子在受到激发后,进入能带中的激发态,相应的能级决定着电子能量的状态。
半导体知识点整理
![半导体知识点整理](https://img.taocdn.com/s3/m/42c3853c6edb6f1afe001f1a.png)
本征激发:当温度一定时,价带电子受到激发而成为导带电子的过程
物质的能带可分为价带、禁带和导带三部分,导带和价带之间的空隙称为能隙。由于能带结构不同,在导电特性上就有了导体、绝缘体、半导体。
导体:通常指电阻率< 的物质。金属和合金一般都是导体,如铝、金、钨、铜、镍铬等。能带能隙很小或为 0 , 在室温下电子很容易获得能量而跃迁至导带而导电。
内电场越强,漂移运动越强,而漂移使空间电荷区变薄。
扩散和漂移这一对相反的运动最终达到动态平衡,空间电荷区的厚度固定不变。
扩散的结果使空间电荷区变宽。
势垒电容 :PN结的阻挡层类似于平板电容器,它在交界面两侧贮存着数值相等;极性相反的离子电荷,当外加电压使PN结上压降发生变化时,离子薄层的厚度也相应地随之改变,这相当PN结中存储的电荷量也随之变化,犹如电容的充放电。
PN结电场很大 直接将PN结中的束缚电荷从共价键中拉出来 形成电子空穴对 很大反向电流
电击穿:当反向电流与电压的乘积不超过PN结容许的耗散功率时,称为电击穿,是可逆的。即反压降低时,管子可恢复原来的状态。
雪崩击穿、齐纳击穿——可逆
热击穿:若反向电流与电压的乘积超出PN结的耗散功率,则管子会因为过热而烧毁,形成热击穿 热击穿——不可逆。
平均漂移速度的大小与电场强度成正比,其比值称为电子迁移率。
迁移率的意义:表征了在单位电场下载流子的平均漂移速度。它是表示半导体电迁移能力的重要参数。迁移率:反映载流子在电场作用下运动的难易程度
非平衡态到平衡态的弛豫时间。
电离杂质散射:即库仑散射.
能级E(K)被电子占据的概率:
第5章 非平衡载流子
注入的非平衡载流子浓度大于平衡时的少子浓度,小于平衡时的多子浓度,称为小注入。
半导体基础知识
![半导体基础知识](https://img.taocdn.com/s3/m/617fad70ac02de80d4d8d15abe23482fb4da0204.png)
半导体基础知识1.什么是导体、绝缘体、半导体?容易导电的物质叫导体,如:金属、石墨、人体、大地以及各种酸、碱、盐的水溶液等都是导体。
不容易导电的物质叫做绝缘体,如:橡胶、塑料、玻璃、云母、陶瓷、纯水、油、空气等都是绝缘体。
所谓半导体是指导电能力介于导体和绝缘体之间的物质。
如:硅、锗、砷化镓、磷化铟、氮化镓、碳化硅等。
半导体大体上可以分为两类,即本征半导体和杂质半导体。
本征半导体是指纯净的半导体,这里的纯净包括两个意思,一是指半导体材料中只含有一种元素的原子;二是指原子与原子之间的排列是有一定规律的。
本征半导体的特点是导电能力极弱,且随温度变化导电能力有显著变化。
杂质半导体是指人为地在本征半导体中掺入微量其他元素(称杂质)所形成的半导体。
杂质半导体有两类:N型半导体和P型半导体。
2.半导体材料的特征有哪些?(1)导电能力介于导体和绝缘体之间。
(2)当其纯度较高时,电导率的温度系数为正值,随温度升高电导率增大;金属导体则相反,电导率的温度系数为负值。
(3)有两种载流子参加导电,具有两种导电类型:一种是电子,另一种是空穴。
同一种半导体材料,既可形成以电子为主的导电,也可以形成以空穴为主的导电。
(4)晶体的各向异性。
3.简述N型半导体。
常温下半导体的导电性能主要由杂质来决定。
当半导体中掺有施主杂质时,主要靠施主提供电子导电,这种依靠电子导电的半导体叫做N型半导体。
例如:硅中掺有Ⅴ族元素杂质磷(P)、砷(As)、锑(Sb)、铋(Bi)时,称为N型半导体。
4.简述P型半导体。
当半导体中掺有受主杂质时,主要靠受主提供空穴导电,这种依靠空穴导电的半导体叫做P型半导体。
例如:硅中掺有Ⅲ族元素杂质硼(B)、铝(Al)、镓(Ga)、铟(In)时,称为P型半导体。
5.什么是半绝缘半导体材料?定义电阻率大于107Ω*cm的半导体材料称为半绝缘半导体材料。
如:掺Cr的砷化镓,非掺杂的砷化镓为半绝缘砷化镓材料。
掺Fe的磷化铟,非掺杂的磷化铟经退火为半绝缘磷化铟材料。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
第0章半导体概述电阻率P 介于导体和绝缘体之间,并且具有负的电阻温度系数T 半导体第1章 半导体中的电子状态共价键:由同种晶体组成的元素半导体,其原子间无负电性差,它们通过共用一对自旋相反而 配对的价电子结合在一起。
共价键的特点:1、饱和性 2 、方向性共有化运动:电子由一个原子转移到相邻的原子去 ,因而,电子将可以在整个晶体中运动。
孤立原子中的电子状态:主量子数n:1,2,3, .......角量子数I : 0, 1, 2,・・・(n — 1)磁量子数ml : 0,± 1 ,± 2,…±1自旋量子数 ms ± 1/2波函数:描述微观粒子的状态波矢k 描述晶体中电子的共有化运动状态布里渊区的特征:(1) 每隔1/a 的k 表示的是同一个电子态;(2) 波矢k 只能取一系列分立的值,每个k 占有的线度为1/L ; 本征激发:当温度一定时,价带电子受到激发而成为导带电子的过程物质的能带可分为价带、禁带和导带三部分,导带和价带之间的空隙称为能隙。
由于能带结 构不同,在导电特性上就有了导体、绝缘体、半导体。
导体:通常指电阻率< 10 4- *cm 的物质。
金属和合金一般都是导体,如铝、金、钨、铜、镍 铬等。
能带能隙很小或为0,在室温下电子很容易获得能量而跃迁至导带而导电。
绝缘体:通常电阻率> 10°门*cm 物质。
如SiO2、SiON 、Si 3N 4等。
能带能隙很大,可达到 9V ,电子很难跳跃至导带,所以无法导电。
薛定谔方程:决定粒子变化的方程半导体:导电特性处于导体和绝缘体之间,能隙一般约为 1- 3 V ,只要给予适当条件的能量 激发,或是改变其能隙之间距就能导电。
如硅为 1.12eV ,锗为0.67eV ,砷化傢为1.43eV , 所以它们都是半导体。
空穴:将价带电子的导电作用等效为带正电荷的准粒子的导电作用 禁带宽度Eg 随温度增加而减小。
多能谷结构:锗、硅的导带分别存在四个和六个这种能量最小值,导带电子主要分布在这些 极值附近。
间接带隙半导体:硅和锗的导带底和价带顶在 k 空间处于不同的k 值。
第2章 半导体中的杂质和缺陷能级 根据杂质能级在禁带中的位置,将杂质分为: 浅能级杂质—能级接近导带底Ec 或价带顶Ev ; 深能级杂质—能级远离导带底Ec 或价带顶Ev 。
施主杂质:束缚在杂质能级上的电子被激发到导带 Ec 成为导带电子,该杂质电离后成为正电 中心(正离子)。
这种杂质称为施主杂质。
施主电离能:厶E D 二E C -E D受主杂质:束缚在杂质能级上的空穴被激发到价带 Ev 成为价带空穴,该杂质电离后成为负电 中心(负离子)。
这种杂质称为受主杂质。
受主电离能:△ EA=EA-EV掺施主的半导体的导带电子数主要由施主决定, 导电的载流子主要是电子(电子数 >>空穴数), 对应的半导体称为N 型半导体。
称电子为多数载流子,简称多子,空穴为少数载流子,简称 少子。
杂质的补偿作用:杂质的补偿,既掺有施主又掺有受主:补偿半导体⑴N D N A 时n 型半导体(2) N A N D 时p 型半导体(3) N A N D 时杂质的高度补偿 深能级杂质特点: 多为替位式杂质m n 电子有效质量能级E(K)被电子占据的概率: E k —E F k o T i硅、锗的禁带中产生的施主能级距离导带底和价带顶较远,形成深能级,称为深能级杂质 深能级杂质能够产生多次电离,每次电离均对应一个能级。
束缚激子:即等电子陷阱俘获一种符号的载流子后,又因带电中心的库仑作用又俘获另一种 带电符号的载流子,这就是束缚激子。
两性杂质:在化合物半导体中,某种杂在其中既可以作施主又可以作受主,这种杂质称为两 性杂质。
缺陷能级:1、点缺陷2、位错能级(主要指线缺陷)点缺陷:空位 自间隙原子 反结构缺陷 各种复合体 位错第4章半导体的导电性外加电压时,导体内部的自由电子受到电场力的作用,沿着电场的反方向作定向运动形成电 流。
即漂移运动. 载流子散射:载流子在半导体中运动时,不断地与热振动着的晶格原子或电离了的杂质离子 发生碰撞。
用波的概念,即电子波在半导体中传播时遭到了 散射。
平均漂移速度的大小与电场强度成正比,其比值称为 电子迁移率。
迁移率的意义:表征了在单位电场下载流子的平均漂移速度。
它是表示半导体电迁移能力的时间。
电离杂质散射:即库仑散射.第5章非平衡载流子注入的非平衡载流子浓度大于平衡时的少子浓度,小于平衡时的多子浓度,称为重要参数。
迁移率:反映载流子在电场作用下运动的难易程度1E -E F1 ■ e koT1 电子准费未1 ■ ek0T空穴准费未 衡态的弛豫 小注入非平衡态到平产生过剩载流子的方法:(1)光注入(2)电注入(3)高能粒子辐照……位于禁带中央的深能级是最有效的复合中心浅能级不能起有效的复合中心的作用按复合机构分(1)直接复合(2)间接复合r :比例系数,它表示单位时间一个电子与一个空穴相遇的几率,通常称为复合系数。
小注入时,非子寿命决定于材料小注入时非子的寿命决定于少子的寿命,少子的寿命受半导体的形状和表面状态的影响大注入时,非子寿命决定于注入;注入浓度大,.小电子产生率〉电子俘获率:一浅能级杂质电子俘获率〉电子产生率:一深能级杂质俄歇复合--非辐射复合:(1)载流子从高能级向低能级跃迁,发生电子--空穴复合时,(2)将多余的能量传给另一载流子,(3)使此载流子被激发到能量更高的能级上去,(4)当它重新跃迁回低能级时,多余的能量以声子形式放出。
当半导体处于热平衡态,施主、受主、复合中心或其他杂质能级上,都具有一定数目的电子,且能级上的电子通过载流子的俘获和产生保持平衡。
处于非平衡态,杂质能级上电子数目的改变表明杂质能级具有收容载流子的能力。
杂质能级积累非平衡载流子的作用称为陷阱效应。
具有显著积累非平衡载流子作用的杂质能级称为陷阱,相应的杂质和缺陷称为陷阱中心。
若r^r n ,,就是空穴陷阱,反之则为电子陷阱。
陷阱增长了从非平衡态恢复到平衡态的时间。
对非平衡载流子有两种定向运动:(1)电场作用下的漂移运动(2)浓度差引起的扩散运动。
迁移率:反映载流子在电场作用下运动的难易程度。
扩散系数:反映存在浓度梯度时载流子运动的难易程度。
第6章pn结PN结的形成:在一块本征半导体两侧通过扩散不同的杂质,分别形成N型半导体和P型半导体。
此时将在N 型半导体和P型半导体的结合面上形成如下物理过程:因浓度差多子的扩散运动由杂质离子形成空间电荷区,空间电荷区形成内电场,内电场促使少子漂移,内电场阻止多子扩散。
内电场越强,漂移运动越强,而漂移使空间电荷区变薄。
扩散和漂移这一对相反的运动最终达到动态平衡,空间电荷区的厚度固定不变。
扩散的结果使空间电荷区变宽。
势垒电容C B : PN结的阻挡层类似于平板电容器,它在交界面两侧贮存着数值相等;极性相反的离子电荷,当外加电压使PN结上压降发生变化时,离子薄层的厚度也相应地随之改变,这相当PN结中存储的电荷量也随之变化,犹如电容的充放电。
扩散电容C D:当外加电压变化时,除改变阻挡层内贮存的电荷量外,还同时改变阻挡层外中性区(P区和N 区)内贮存的非平衡载流子。
例如,外加正向电压增大△ V时,注人到中性区的非平衡少子浓度相应增大,浓度分布曲线上移。
雪崩击穿:当反向电压足够高时(击穿电压高,6伏以上)PN结中内电场较强,使参加漂移的载流子加速,与中性原子相碰,使之价电子受激发产生新的电子空穴对,又被加速,而形成连锁反应,使载流子剧增,反向电流骤增。
PN结反向高场强> 通过PN结的少子获得能量大> 与晶体中原子碰撞使共价键的束缚电荷挣脱共价键> 形成电子空穴对(碰撞电离)> 载流子倍增效应齐纳击穿(隧道击穿):对掺杂浓度高的半导体,PN结的耗尽层很薄,只要加入不大的反向电压(u<4V,耗尽层可获得很大的场强,从而破坏共价键的结构,将价电子从共价键中拉出来,而获得更多的电子空穴对,使反向电流骤增。
PN结电场很大一直接将PN结中的束缚电荷从共价键中拉出来一形成电子空穴对一> 很大反向电流电击穿:当反向电流与电压的乘积不超过PN结容许的耗散功率时,称为电击穿,是可逆的。
即反压降低时,管子可恢复原来的状态。
雪崩击穿、齐纳击穿------ 可逆热击穿:若反向电流与电压的乘积超出PN结的耗散功率,则管子会因为过热而烧毁,形成热击穿热击穿不可逆。
第7章金属和半导体的接触欧姆接触:定义不产生明显的附加阻抗,而且不会使半导体内部的平衡载流子浓度发生显著 的变化。
金属功函数的定义:真空中静止电子的能量 E o 与 金属的E F 能量之差.E o 与费米能级之差称为半导体的功函数。
在半导体中,导带底E C 和价带顶E V 一般都比E o 低几个电子伏特。
半导体功函数的定义:真空中静止电子的能量E o 与 半导体的E F 能量之差,即电子的亲合能费米能级钉扎效应:在半导体表面,费米能级的位置由表面态决定,而与半导体掺杂浓度无 关的现象。
隧道效应:重掺杂的半导体与金属接触时,则势垒宽度变得很薄,电子通过隧道效应贯穿势 垒产生大隧道电流,甚至超过热电子发射电流而成为电流的主要成分,即可形成接近理想的 欧姆接触。
肖特基势垒二极管的正向电流,主要是由半导体中的多数载流子进入金属形成的,肖特基二 极管JSD 和JST 比pn 结反向饱和电流JS 大得多。
因此肖特基二极管由较低的正向导通 电压,一般为0.3V 左右,且有更好的高频特性。
用途:钳位二极管(提高电路速度)等。
第8章半导体表面与MIS 结构 多子积累特征:1. 能带向上弯曲并接近EF ;2. 多子(空穴)在半导体表面积累,越接近半导体表面多子浓度越高。
反型特征:1)Ei 与EF 在表面处相交(此处为本征型);2) 表面区的少子数 >多子数一一表面反型;3) 反型层和半导体内部之间还夹着一层耗尽层。
_E c -E v _ Egn 。
P o 二 NN v ek o T 二 Nc^e k o T2 n o P o 二 n i > 6 〔E c -(E F )s 1 二EH F k o TE F 二 E v e k o T。