2020年整理半导体物理学复习提纲(重点).pdf
(完整word版)半导体物理知识点总结.doc
一、半导体物理知识大纲核心知识单元 A：半导体电子状态与能级（课程基础——掌握物理概念与物理过程、是后面知识的基础）半导体中的电子状态（第 1 章）半导体中的杂质和缺陷能级（第 2 章）核心知识单元 B：半导体载流子统计分布与输运（课程重点——掌握物理概念、掌握物理过程的分析方法、相关参数的计算方法）半导体中载流子的统计分布（第 3 章）半导体的导电性（第 4 章）非平衡载流子（第 5 章）核心知识单元 C：半导体的基本效应（物理效应与应用——掌握各种半导体物理效应、分析其产生的物理机理、掌握具体的应用）半导体光学性质（第10 章）半导体热电性质（第11 章）半导体磁和压阻效应（第12 章）二、半导体物理知识点和考点总结第一章半导体中的电子状态本章各节内容提要：本章主要讨论半导体中电子的运动状态。
主要介绍了半导体的几种常见晶体结构，半导体中能带的形成，半导体中电子的状态和能带特点，在讲解半导体中电子的运动时，引入了有效质量的概念。
阐述本征半导体的导电机构，引入了空穴散射的概念。
最后，介绍了Si、Ge 和 GaAs 的能带结构。
在 1.1 节，半导体的几种常见晶体结构及结合性质。
（重点掌握）在 1.2 节，为了深入理解能带的形成，介绍了电子的共有化运动。
介绍半导体中电子的状态和能带特点，并对导体、半导体和绝缘体的能带进行比较，在此基础上引入本征激发的概念。
（重点掌握）在 1.3 节，引入有效质量的概念。
讨论半导体中电子的平均速度和加速度。
（重点掌握）在1.4 节，阐述本征半导体的导电机构，由此引入了空穴散射的概念，得到空穴的特点。
（重点掌握）在 1.5 节，介绍回旋共振测试有效质量的原理和方法。
（理解即可）在 1.6 节，介绍 Si 、Ge 的能带结构。
（掌握能带结构特征）在 1.7 节，介绍Ⅲ -Ⅴ族化合物的能带结构，主要了解GaAs 的能带结构。
（掌握能带结构特征）本章重难点：重点：1、半导体硅、锗的晶体结构（金刚石型结构）及其特点；三五族化合物半导体的闪锌矿型结构及其特点。
半导体物理复习提纲
基础知识1.导体，绝缘体和半导体的能带结构有什么不同?并以此说明半导体的导电机理（两种载流子参与导电）与金属有何不同？导体能带中一定有不满带；绝缘体能带中只有满带和空带，禁带宽度较宽一般大于2eV；半导体T=0 K时，能带中只有满带和空带，T>0 K时，能带中有不满带，禁带宽度较小，一般小于2eV。
（能带状况会发生变化）半导体的导带没有电子，但其价带中电子吸收能量，会跃迁至导带，价带中也会剩余空穴。
在外电场的情况下，跃迁到导带中的电子和价带中的空穴都会参与导电。
而金属中价带电子是非满带，在外场的作用下直接产生电流。
2.什么是空穴?它有哪些基本特征?以硅为例，对照能带结构和价键结构图理解空穴概念。
当满带附近有空状态k’时，整个能带中的电流，以及电流在外场作用下的变化，完全如同存在一个带正电荷e和具有正有效质量|m n* | 、速度为v（k’）的粒子的情况一样，这样假想的粒子称为空穴。
3.半导体材料的一般特性。
（1）电阻率介于导体与绝缘体之间（2）对温度、光照、电场、磁场、湿度等敏感（3）性质与掺杂密切相关4.费米统计分布与玻耳兹曼统计分布的主要差别是什么？什么情况下费米分布函数可以转化为玻耳兹曼函数？为什么通常情况下，半导体中载流子分布都可以用玻耳兹曼分布来描述？麦克斯韦-玻尔兹曼统计的粒子是可分辨的；费米-狄拉克统计的粒子不可分辨，而且每个状态只可能占据一个粒子。
低掺杂半导体中载流子遵循玻尔兹曼分布，称为非简并性系统；高掺杂半导体中载流子遵循费米分布，称为简并性系统。
费米分布：玻尔兹曼分布：空穴分布函数：（能态E不被电子占据的几率）当-≫ 时有≫，所以，则费米分布函数转化为，即玻尔兹曼分布。
半导体中常见费米能级位于禁带中，满足-≫ 的条件，因此导带和价带中的所有量子态来说，电子和空穴都可以用玻尔兹曼分布描述。
5.由电子能带图中费米能级的位置和形态（如，水平、倾斜、分裂），分析半导体材料特性。
半导体物理学期末总复习
与理想情况的偏离的原因
理论分析认为，杂质和缺陷的存在使得 原本周期性排列的原子所产生的周期性 势场受到破坏，并在禁带中引入了能级， 允许电子在禁带中存在，从而使半导体 的性质发生改变。
间隙式杂质、替位式杂质
杂质原子位于晶格原子间的间隙位置， 该杂质称为间隙式杂质。
间隙式杂质原子一般比较小，如Si、Ge、 GaAs材料中的离子锂（0.068nm）。
电子占据或基本上是空的一
个标志
玻尔兹曼分布函数
当E EF
所以
k0T
时，由于
exp(
E EF k0T
)
1 exp( E EF ) exp( E EF )
k0T
k0T
费米分布函数转化为
1，
fB
(E)
exp(
E EF k0T
)
exp( EF k0T
)
exp(
E k0T
ED
As
N型半导体
施主能级
EC ED
EV
半导体的掺杂
受主：掺入在半导体中的杂质原子，能够向半导体中提供导电的空穴， 并成为带负电的离子。如Si中的B
B
P型半导体
EA
受主能级
EC
EA EV
半导体的掺杂
Ⅲ、Ⅴ族杂质在Si、Ge晶体中分别为受主和施主杂 质，它们在禁带中引入了能级；受主能级比价带顶 高 E，A 施主能级比导带底低 ED ，均为浅能级，这两 种杂质称为浅能级杂质。
考虑电子的自旋情况，电子的允许量子态密度
为V （/ 4 3），每个量子态最多只能容纳一个电子。
kx
2
nx L
(nx
半导体物理学复习提纲(重点)教学提纲
第一章 半导体中的电子状态§1.1 锗和硅的晶体结构特征 金刚石结构的基本特征§1.2 半导体中的电子状态和能带 电子共有化运动概念绝缘体、半导体和导体的能带特征。
几种常用半导体的禁带宽度； 本征激发的概念§1.3 半导体中电子的运动 有效质量导带底和价带顶附近的E(k)~k 关系()()2*2nk E k E m 2h -0=； 半导体中电子的平均速度dEv hdk=； 有效质量的公式：222*11dk Ed h m n =。
§1.4本征半导体的导电机构 空穴空穴的特征：带正电；p n m m **=-；n p E E =-；p n k k =-§1.5 回旋共振§1.6 硅和锗的能带结构 导带底的位置、个数； 重空穴带、轻空穴第二章 半导体中杂质和缺陷能级§2.1 硅、锗晶体中的杂质能级基本概念：施主杂质，受主杂质，杂质的电离能，杂质的补偿作用。
§2.2 Ⅲ—Ⅴ族化合物中的杂质能级 杂质的双性行为第三章 半导体中载流子的统计分布热平衡载流子概念§3.1状态密度定义式：()/g E dz dE =；导带底附近的状态密度：()()3/2*1/232()4ncc m g E VE E h π=-；价带顶附近的状态密度：()()3/2*1/232()4p v Vm g E V E E hπ=-§3.2 费米能级和载流子的浓度统计分布 Fermi 分布函数：()01()1exp /F f E E E k T =+-⎡⎤⎣⎦；Fermi 能级的意义：它和温度、半导体材料的导电类型、杂质的含量以及能量零点的选取有关。
1）将半导体中大量的电子看成一个热力学系统，费米能级F E 是系统的化学势；2）F E 可看成量子态是否被电子占据的一个界限。
3）F E 的位置比较直观地标志了电子占据量子态的情况，通常就说费米能级标志了电子填充能级的水平。
半导体物理知识点总结
一、半导体物理知识大纲➢核心知识单元A：半导体电子状态与能级〔课程根底——掌握物理概念与物理过程、是后面知识的根底〕→半导体中的电子状态〔第1章〕→半导体中的杂质和缺陷能级〔第2章〕➢核心知识单元B：半导体载流子统计分布与输运〔课程重点——掌握物理概念、掌握物理过程的分析方法、相关参数的计算方法〕→半导体中载流子的统计分布〔第3章〕→半导体的导电性〔第4章〕→非平衡载流子〔第5章〕➢核心知识单元C：半导体的根本效应〔物理效应与应用——掌握各种半导体物理效应、分析其产生的物理机理、掌握具体的应用〕→半导体光学性质〔第10章〕→半导体热电性质〔第11章〕→半导体磁和压阻效应〔第12章〕二、半导体物理知识点和考点总结第一章半导体中的电子状态本章各节内容提要：本章主要讨论半导体中电子的运动状态。
主要介绍了半导体的几种常见晶体构造，半导体中能带的形成，半导体中电子的状态和能带特点，在讲解半导体中电子的运动时，引入了有效质量的概念。
阐述本征半导体的导电机构，引入了空穴散射的概念。
最后，介绍了Si、Ge和GaAs的能带构造。
在1.1节，半导体的几种常见晶体构造及结合性质。
〔重点掌握〕在1.2节，为了深入理解能带的形成，介绍了电子的共有化运动。
介绍半导体中电子的状态和能带特点，并对导体、半导体和绝缘体的能带进展比拟，在此根底上引入本征激发的概念。
〔重点掌握〕在1.3节，引入有效质量的概念。
讨论半导体中电子的平均速度和加速度。
〔重点掌握〕在1.4节，阐述本征半导体的导电机构，由此引入了空穴散射的概念，得到空穴的特点。
〔重点掌握〕在1.5节，介绍盘旋共振测试有效质量的原理和方法。
〔理解即可〕在1.6节，介绍Si、Ge的能带构造。
〔掌握能带构造特征〕在1.7节，介绍Ⅲ-Ⅴ族化合物的能带构造，主要了解GaAs的能带构造。
〔掌握能带构造特征〕本章重难点：重点：1、半导体硅、锗的晶体构造〔金刚石型构造〕及其特点；三五族化合物半导体的闪锌矿型构造及其特点。
半导体复习提纲
第一章半导体中的电子(diànzǐ)状态1半导体的三种(sān zhǒnɡ)结构：金刚石型（硅和锗）闪锌矿型（Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体材料(cáiliào)以及部分Ⅱ-Ⅵ族化合物如GaAs, InP, AlAs ，纤矿型（Ⅱ-Ⅵ族二元化合物半导体ZnS、ZnSe、CdS、CdSe）.结晶学原胞是立方(lìfāng)对称的晶胞。
2电子(diànzǐ)共有化运动：当原子相互接近形成晶体时，不同原子的内外各电子壳层出现交叠，电子可由一个原子转移到相邻的原子，因此，电子可以在整个晶体中运动，称为电子的共有化运动。
由于内外壳层交叠程度很不相同，所以，只有最外层电子的共有化运动才显著。
3有效质量：将晶体中电子的加速度与外加的作用力联系起来，并且包含了晶体中的内力作用效果。
有效质量的物理意义：把晶体周期性势场的作用概括到电子的有效质量中去，使得在引入有效质量之后，就可把运动复杂的晶体电子看作为简单的自由电子。
有效质量的正负与位置有关。
大小由共有化运动的强弱有关。
引入有效质量的用处：使讨论晶体电子运动时，问题变得很简单，否则几乎不可能。
4回旋共振就是当半导体中的载流子在一定的恒定磁场和高频电场同时作用下会发生抗磁共振的现象。
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。
（母的）要样品纯度更高，在低温。
5直接带隙半导体材料：导带最小值(导带底)和满带最大值相应于相同的波矢k0间接带隙半导体材料：导带最小值(导带底)和满带最大值在k空间中不同位置 . 硅、锗与砷化镓的区别：硅锗为间接带隙半导体；砷化镓是直接带隙半导体。
砷化镓的禁带宽度大，E。
-1.43eV，宽于硅，更宽于锗，因此砷化镓半导体器件能在远高于硅半导体器件工作温度、更高于锗半导体器件工作温度的450℃下正常工作；其pn结的反向电压高，反向饱和电流低，适用于制作大功率半导体器件；能够引入深能级的杂质，制成体电阻率比锗和硅高出三个数量级以上的集成电路衬底。
半导体物理学知识重点总结
本文部分内容来自网络整理，本司不为其真实性负责，如有异议或侵权请及时联系，本司将立即删除！== 本文为word格式，下载后可方便编辑和修改！ ==关于空气污染的资料篇一：关于环境污染的资料关于环境污染的资料说到环境污染，同学们或多或少都有切身体会，或者在电视上看到过污染的情况。
比方说汽车从我们身边开过，会扬起灰尘，汽车还排放尾气，这就是一种空气污染。
还有许多工厂都要排放废水，工厂生产需要使用干净的水，这些干净的水经过各种各样的生产工艺，水里边加进了许多污染物质，变成了废水，工厂再把这些废水排放到环境里去，就会污染河流、水渠、湖泊、水库，甚至是大海，这就是水污染。
我们生活中也产生许多废渣，我们叫它生活垃圾。
环境污染最大的危害是造成环境质量下降，从而影响我们的生活和身体健康，也影响经济发展。
现在，我国的城市空气质量良好的约占三分之一，受到轻度污染和重度污染的各占三分之一。
现代环境污染首先是伴随着工业发展而产生的，我们把它叫做工业污染。
我们把产生工业污染的工厂叫做工业污染源。
现在我国每年工业污染源排放到空气中的二氧化硫有1570万吨（201X年），工业粉尘841万吨，烟尘217万吨。
每年排放工业废水200亿吨。
每年排放工业固体废物8.9亿吨。
随着人口的增多，城市化水平的提高和生活水平的提高，生活污染也越来越严重，现在我国每年产生的城市生活污水有227亿吨，已经超过了工业废水的排放量。
生活二氧化硫排放量381万吨，烟尘217万吨。
由于现代农业的发展，化肥和农药大量使用，产生了农业污染，农业污染最可怕的是农产品有害物质含量超标。
因为农产品大量的是食品。
这几年在我国就出现了几起有毒大米、有毒猪肉、有毒食油的典型案件。
当然农业污染最普遍的是使食品中的有害物质含量增加。
这些有害物质我们食用后短时间内可能不会有什么感觉，如果时间长了，就会在身体内富集，危害我们的健康。
最可怕的还有这些有害物质会在自然界中通过食物链造成富集，长时期地积累在植物中和生物体内，最终影响到我们人类的身体健康。
半导体物理复习提纲
半导体物理复习提纲《半导体物理学》复习提纲第⼆章平衡状态下半导体体材的特性重点掌握描述每个量⼦态被电⼦占据的⼏率随能量E变化的分布函数；费⽶能级E F；本征半导体的载流⼦浓度；掺杂半导体的载流⼦浓度；第三章⾮平衡状态下半导体体材的特性重点掌握⾮平衡状态指的是什么；载流⼦的漂移输运现象；载流⼦的扩散输运现象；电导率⽅程；爱因斯坦关系；布尔兹曼关系；连续性-输运⽅程第四章平衡和偏置状态下的PN结特性重点掌握PN的能带图；接触势；PN结的偏置；耗尽区厚度与电压的关系；结电容第五章PN结的伏-安特性重点掌握肖克莱定律；正偏条件下的PN 结特性；反偏条件下的PN 结特性；PN 结的瞬态特性第六章半导体表⾯和MIS 结构重点掌握p 型和n 型半导体积累、耗尽、反型和强反型状态下的表⾯感⽣电荷层表⾯势；p 型和 n 型半导体在积累、耗尽、反型和强反型状态下的能带结构MIS 结构的 C-V 第七章⾦属-半导体接触和异质结重点掌握⾦属和掺杂半导体形成的接触；肖特基势垒；功函数；半导体的亲和能；例题：1，分别计算⽐E F ⾼2kT 、3 kT 和低2 kT 、3 kT 能级电⼦的占有⼏率（e = 2.7183）。
解：(1) ⽐E F ⾼2kT 的能级2F E E kT-=根据()()21110.1192117.38911F E E kTf E ee-====+++(2) ⽐E F ⾼3kT 的能级3F E E kT-=根据()()31110.0474121.08591F E E kTf E ee-==(3) ⽐E F 低2kT 的能级2F E E kT-=根据()()21110.8807110.13531F E E kTf E ee--====+++(4) ⽐E F ⾼3kT 的能级3F E E kT-=根据()()31110.95251 1.04981F E E kTf E ee--====++⽐E F ⾼2kT ，3 kT 和低2 kT ，3 kT 能级电⼦的占有⼏率分别是12%、5%、88% 和95%。
半导体物理知识点总结
一、半导体物理知识大纲➢核心知识单元A：半导体电子状态与能级（课程基础——掌握物理概念与物理过程、是后面知识的基础）→半导体中的电子状态（第1章）→半导体中的杂质和缺陷能级（第2章）➢核心知识单元B：半导体载流子统计分布与输运（课程重点——掌握物理概念、掌握物理过程的分析方法、相关参数的计算方法）→半导体中载流子的统计分布（第3章）→半导体的导电性（第4章）→非平衡载流子（第5章）➢核心知识单元C：半导体的基本效应（物理效应与应用——掌握各种半导体物理效应、分析其产生的物理机理、掌握具体的应用）→半导体光学性质（第10章）→半导体热电性质（第11章）→半导体磁和压阻效应（第12章）二、半导体物理知识点和考点总结第一章半导体中的电子状态本章各节内容提要：本章主要讨论半导体中电子的运动状态。
主要介绍了半导体的几种常见晶体结构，半导体中能带的形成，半导体中电子的状态和能带特点，在讲解半导体中电子的运动时，引入了有效质量的概念。
阐述本征半导体的导电机构，引入了空穴散射的概念。
最后，介绍了Si、Ge和GaAs的能带结构。
在1.1节，半导体的几种常见晶体结构及结合性质。
（重点掌握）在1.2节，为了深入理解能带的形成，介绍了电子的共有化运动。
介绍半导体中电子的状态和能带特点，并对导体、半导体和绝缘体的能带进行比较，在此基础上引入本征激发的概念。
（重点掌握）在1.3节，引入有效质量的概念。
讨论半导体中电子的平均速度和加速度。
（重点掌握）在1.4节，阐述本征半导体的导电机构，由此引入了空穴散射的概念，得到空穴的特点。
（重点掌握）在1.5节，介绍回旋共振测试有效质量的原理和方法。
（理解即可）在1.6节，介绍Si、Ge的能带结构。
（掌握能带结构特征）在1.7节，介绍Ⅲ-Ⅴ族化合物的能带结构，主要了解GaAs的能带结构。
（掌握能带结构特征）本章重难点：重点：1、半导体硅、锗的晶体结构（金刚石型结构）及其特点；三五族化合物半导体的闪锌矿型结构及其特点。
半导体物理知识点梳理
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：族的C ，，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：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：kxi k k e x u x πϕ2)()(=晶体中电子运动的基本方程为： ，K 为波矢，(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<k<-1/2a,1/2a<k<1E(k)也是k 的周期函数，周期为1,即E(k)(),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。
施主能级离导带很近。
8.受主杂质：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)()(na x u x u k k +=为。
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p x
−
p
p
E x
− p
+ gp
其中
Dp
2 p(x)
x2
的含义是单位时间单位体积由于扩散而积累的空穴数；− p
E
p x
E − p p x
学海无涯
的含义是单位时间单位体积由于漂移而积累的空穴数；p 的含义是单位时间单位体积由于
复合而消失的电子-空穴对数。 2、稳态连续性方程及其解 3、连续性方程式的应用。
=
ni
exp
Ei − EFp k0T
3、“准 Fermi 能级”的含义
1）从（5-10）可以看出，EFn-EF，EF-EFp 越大，n 和 p 值越大，越偏离平衡状态。反之也
可以说，n 和 p 越大，EFn 和 EFp 偏离 EF 越远。
2）EFn 和 EFp 偏离 EF 的程度不同 如 n-type 半导体 n0>p0。小注入条件下：
(
0
)
=
h2k 2 2m*n
；
半导体中电子的平均速度 v = dE ； hdk
有效质量的公式：
1 mn*
=
1 h2
d 2E dk 2
。
§1.4 本征半导体的导电机构 空穴
空穴的特征：带正电； mp = −mn ； En = −Ep ； k p = −kn
§1.5 回旋共振
§1.6 硅和锗的能带结构 导带底的位置、个数； 重空穴带、轻空穴
=
−Dp
dp ( x)
dx
；Sn
=
−Dn
dn( x)
dx
（单位时间通过单位面积的粒子
数）。
( ) 2 、 空 穴 的 扩 散 电 流
Jp
扩 = −qDp
d p( x) dx
。电子的扩散电流
(Jn
)扩
=
−qSn
=
qDn
dn ( x)
dx
3、光注入下的稳定扩散：
稳定扩散：若用恒定光照射样品，那么在表面处非平衡载流子浓度保持恒定值 (p)0 ，半导
体内部各点的空穴浓度也不随时间改变，形成稳定的分布。这叫稳定扩散。 稳态扩散方程及其解。
§5.7. 载流子的漂移运动 爱因斯坦关系
爱因斯坦关系的表达式： Dn = k0T ， Dp = k0T n q p q
§5.8. 连续性方程式 1、连续性方程式的表达式
p t
= Dp
2 p(x)
x2 − p
E
§6.4 p-n 结击穿 1、雪崩击穿 2、隧道击穿(或齐纳击穿) 隧道击穿是在强反向电场作用下，势垒宽度变窄，由隧道效应，使大量电子从 p 区的价带穿
学海无涯
过禁带而进入到 n 区导带所引起的一种击穿现象。因为最初是由齐纳提出来解释电介质击穿 现象的，故叫齐纳击穿。重掺杂的半导体形成的 p-n 结更容易发生隧道击穿。 3、热电击穿 不同类型半导体的击穿机理
Fermi 能级偏离不多，而少数载流子的准 Fermi 能级则偏离很大。
3）
np
=
n0
p0
exp
EFn − EFp k0T
=
ni2
exp
EFn − EFp k0T
反映了半导体偏离热平衡态的程度。EFn-EFp 越大，np 越偏离 ni2。EFn=EFp 时，np=ni2。
§5.4. 复合理论 非平衡载流子复合的分类以及复合过程释放能量的方式 1、直接复合 2、间接复合 定量说明间接复合的四个微观过程：
第二章 半导体中杂质和缺陷能级 §2.1 硅、锗晶体中的杂质能级
学海无涯
基本概念：施主杂质，受主杂质，杂质的电离能，杂质的补偿作用。
§2.2 Ⅲ—Ⅴ族化合物中的杂质能级 杂质的双性行为
第三章 半导体中载流子的统计分布
热平衡载流子概念
§3.1 状态密度
定义式： g(E) = dz / dE ；
( ) ( ) 导带底附近的状态密度： gc (E) = 4V
§6.5 p-n 结隧道效应 1、隧道结及其电流电压特性 什么是隧道结，隧道结的电流电压特性。 2、隧道结热平衡时的能带图 3、隧道结电流电压特性的定性解释
( ) 牵引长度 LP E 和扩散长度 Lp 的差别。 ( ) Lp E = E up ； Lp = Dp
第六章 p-n 结
§6.1 p-n 结及其能带图 1、p-n 结的形成和杂质分布 2、空间电荷区 3、p-n 结能带图 4、p-n 结接触电势差 5、p-n 结的载流子分布
§6.2 p-n 结的电流电压特性 1、非平衡状态下的 p-n 结 非平衡状态下 p-n 结的能带图 2、理想 p-n 结模型及其电流电压方程式 ⚫ 理想 p-n 结模型 1) 小注入条件 2) 突变耗尽层近似：电荷突变、结中载流子耗尽(高阻)、电压全部降落在耗尽层上、耗尽层 外载流子纯扩散运动； 3) 不考虑耗尽层中载流子的产生与复合作用； 4) 玻耳兹曼边界条件：在耗尽层两端，载流子分布满足玻耳兹曼统计分布。 ⚫ 理想 p-n 结的电压方程式，相应的 J-V 曲线。并讨论 p-n 结的整流特性。 3、影响 p-n 结的电流电压特性偏离理想方程的各种因素
导带底、价带顶载流子浓度表达式：
n0 =
Ec Ec
fB (E)gc (E)dE
学海无涯
n0
=
Nc
exp
EF − Ec k0T
，
( )3
Nc
=2
2 mn*kT h3
2
导带底有效状态密度
p0
=
Nv
exp
Ev − EF k0T
，
( )3
Nv = 2
2 mpk0T h3
2
价带顶有效状态密度
载流子浓度的乘积 n0 p0
( ) 附加电导率： = nqn + pqp = pq n + p
§5.2 非平衡载流子的寿命
非平衡载流子的衰减、寿命 ； 复合几率：表示单位时间内非平衡载流子的复合几率， 1 ；
复合率：单位时间、单位体积内净复合消失的电子-空穴对数。 p 。
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§5.3 准 Fermi 能级
1、“准 Fermi 能级”概念
关。1）将半导体中大量的电子看成一个热力学系统，费米能级 EF 是系统的化学势；2）EF
可看成量子态是否被电子占据的一个界限。3） EF 的位置比较直观地标志了电子占据量子
态的情况，通常就说费米能级标志了电子填充能级的水平。费米能级位置较高，说明有较多 的能量较高的量子态上有电子。
− E−EF
Boltzmann 分布函数： fB (E) = e k0T ；
=
NC NV
exp −
EC − EV k0T
=
NC NV
exp −
Eg k0T
的适用范围。
§3.3. 本征半导体的载流子浓度 本征半导体概念；
本征载流子浓度： ni
=
n0
=
p0
=
(NC NV
1
)2
exp −
Eg 2k0T
；
载流子浓度的乘积 n0 p0 = ni 2 ；它的适用范围。
§3.4 杂质半导体的载流子浓度
§4.4 电阻率及其与杂质浓度和温度的关系
各种半导体的电阻率公式： =
1
；
nqn + pqp
不同温区电阻率的变化/不同温区载流子的散射机制。 §4.7 多能谷散射 耿氏效应 用多能谷散射理论解释 GaAs 的负微分电导。
第五章 非平衡载流子
§5.1 非平衡载流子的注入与复合 非平衡态与非平衡载流子或过剩载流子； 小注入；
=
1+
1 2
NA
exp
EF − EA k0T
电离施主浓度 nD + 为： nD+ = ND − nD
电离受主浓度
pA− 为：
p
− A
=
NA
−
pA
费米能级随温度及杂质浓度的变化
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§3.5 一般情况下的载流子统计分布
§3.6. 简并半导体 1、重掺杂及简并半导体概念；
2、简并化条件(n 型)： EC − EF 0 ，具体地说：1）ND 接近或大于 NC 时简并；2）ΔED 小，
2、非平衡状态下的载流子浓度：
n
=
NC
exp −
EC − EFn k0T
(n = n0 + n)
p
=
NV
exp −
EFp − EV k0T
( p = p0 + p)
n
=
n0
exp
EFn − EF k0T
=
ni
exp
EFn − Ei k0T
p
=
p0
exp
EF − EFp k0T
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第一章 半导体中的电子状态
§1.1 锗和硅的晶体结构特征 金刚石结构的基本特征
§1.2 半导体中的电子状态和能带 电子共有化运动概念 绝缘体、半导体和导体的能带特征。几种常用半导体的禁带宽度； 本征激发的概念
§1.3 半导体中电子的运动 有效质量
导带底和价带顶附近的
E(k)~k
关系
E
(
k
)
-E
理想 p-n 结的电流是少数载流子扩散形成的。但实际上还存在复合电流、大注入效应、
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体电阻效应以及产生电流，使得实际电流-电压特性偏离理想情形。归纳如下：
p+-n
结加正向偏压时，电流电压关系可表示为
JF
exp
qV mk0T
，m
在
1~2
之间变化，
随外加正向偏压而定。
正向偏压较小时，m=2， JF∝exp(qV/2k0T)，势垒区的复合电流起主要作用，偏离理想 情形；