北京邮电大学 微电子学基础 半导体物理期末总复习
半导体物理第六章复习 - 北邮
半导体物理第六章复习 - 北邮第六章一、基本概念1.突变结: 杂质分布如下图所示，N型区中施主杂质浓度为ND，而且均匀分布；P型区中受主杂质浓度为NA，也是均匀分布。
在交界面处，杂质浓度由NA(p型)突变为ND(n 型)，具有这种杂质分布的PN结称为突变结。
(突变结是由合金法得到的)2.单边突变结: 实际的突变结，两边的杂质浓度相差很多，通常称这种结为单边突变结。
3.缓变结: 用下图表示用扩散法制造PN结(也称扩散结)的过程，它是在N型单晶硅片上，通过氧化、光刻、扩散等工艺制的PN结。
其杂质分布由扩散过程及杂质补偿决定。
在这种结中，杂质浓度从P区到N区是逐渐变化的，通常称为缓变结。
线性缓变结：在扩散结中，若杂质分布可用X=Xj处的切线近似表示，则称为线性缓变结。
4.结深：5.扩散结：用扩散法制造的PN结称为扩散结。
6.平衡PN结:流过PN结的净电流为零，空间电荷区电荷数恒定，空间电荷区不再扩展，保持一定宽度时的热平衡状态下的PN结称为平衡PN结。
7.PN结空间电荷区: 两块半导体结合形成PN结时，由于它们之间存在着载流子浓度梯度，导致了空穴从P区到N区、电子从N区到P区的扩散运动。
对于P区，空穴离开后，留下了不可动的带负电荷的电离受主，形成一个负电荷区。
同理，在N区形成一个正电荷区。
通常把PN结附近的这些电离施主和电离受主所带的电荷称为空间电荷。
它们所存在的区域称为空间电荷区。
（空间电荷区由于其能带图中的存在势垒的缘故被称为势垒区；空间电荷区由于内部载流子浓度比起N区和P区多数载流子的浓度都少得多，好像已经耗尽的缘被称为耗尽层。
） 8.PN结接触电势差:平衡PN结的空间电荷区两端间的电势差VD称为PN结的接触电势差，或内建电势差。
9.PN结势垒高度:平衡PN结的空间电荷区两端间的的电子电势能之差即能带的弯曲量qVD称为PN结的势垒高度。
VD?(EFn?EFp)qkT?0q?nn0ln??np0??k0T?NDNA??ln???2?qni?? ?10.PN结势垒宽度: 势垒区在X上的宽度，即空间电荷区的宽度。
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
半导体物理期末试卷(含部分答案
半导体物理期末试卷(含部分答案半导体物理,考试,复习,试卷一、填空题1．纯净半导体Si中掺错误！未找到引用源。
族元素的杂质，当杂质电离时释放电子。
这种杂质称施主杂质；相应的半导体称N 型半导体。
2．当半导体中载流子浓度的分布不均匀时，载流子将做扩散运动；在半导体存在外加电压情况下，载流子将做漂移运动。
3．nopo=ni2标志着半导体处于平衡状态，当半导体掺入的杂质含量改变时，乘积nopo改变否？不变；当温度变化时，nopo改变否？改变。
4．非平衡载流子通过复合作用而消失，非平衡载流子的平均生存时间叫做寿命τ，寿命τ与复合中心在禁带中的位置密切相关，对于强p型和强n型材料，小注入时寿命τn为，寿命τp为5．迁移率是反映载流子在电场作用下运动难易程度的物理量，扩散系数是反映有浓度梯度时载n爱因斯坦关系式。
6．半导体中的载流子主要受到两种散射，它们分别是电离杂质散射和晶格振动散射。
前者在电离施主或电离受主形成的库伦势场下起主要作用，后者在温度高下起主要作用。
7．半导体中浅能级杂质的主要作用是影响半导体中载流子浓度和导电类型；深能级杂质所起的主要作用对载流子进行复合作用。
8、有3个硅样品，其掺杂情况分别是：甲含铝1015cm-3 乙. 含硼和磷各1017 cm-3 丙含镓1017 cm-3 室温下，这些样品的电阻率由高到低的顺序是乙甲丙。
样品的电子迁移率由高到低的顺序是甲丙乙。
费米能级由高到低的顺序是乙甲丙。
9．对n型半导体，如果以EF和EC的相对位置作为衡量简并化与非简并化的标准，那么EC EF 2k0T为非简并条件；0 EC EF 2k0T为弱简并条件；EC EF 010．当P-N结施加反向偏压增大到某一数值时，反向电流密度突然开始迅速增大的现象称为PN结击穿，其种类为：雪崩击穿、和齐纳击穿（或隧道击穿）。
11．指出下图各表示的是什么类型半导体？12. 以长声学波为主要散射机构时，电子迁移率μn与温度的-3/2 次方成正比13 半导体中载流子的扩散系数决定于其中的载流子的浓度梯度。
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第一章 半导体中的电子状态1. 如何表示晶胞中的几何元素？规定以阵胞的基矢群为坐标轴，即以阵胞的三个棱为坐标轴，并且以各自的棱长为单位，也称晶轴。
2. 什么是倒易点阵（倒格矢）？为什么要引入倒易点阵的概念？它有哪些基本性质？ 倒格子： 2311232()a a b a a a π⨯=⋅⨯3122312()a a b a a a π⨯=⋅⨯1233122()a a b a a a π⨯=⋅⨯倒格子空间实际上是波矢空间，用它可很方便地将周期性函数展开为傅里叶级数，而傅里叶级数是研究周期性函数的基本数学工具。
3. 波尔的氢原子理论基本假设是什么？（1）原子只能处在一系列不连续的稳定状态。
处在这些稳定状态的原子不辐射。
（2）原子吸收或发射光子的频率必须满足。
（3）电子与核之间的相互作用力主要是库仑力，万有引力相对很小，可忽略不计。
（4）电子轨道角动量满足：h m vr nn π== 1,2,3,24. 波尔氢原子理论基本结论是什么？ （1） 电子轨道方程：0224πεe r mv = （2） 电子第n 个无辐射轨道半径为：2022meh n r n πε= （3） 电子在第n 个无辐射轨道大巷的能量为：222042821hn me mv E n n ε== 5. 晶体中的电子状态与孤立原子中的电子状态有哪些不同？（1）与孤立原子不同，由于电子壳层的交迭，晶体中的电子不再属于某个原子，使得电子在整个晶体中运动，这样的运动称为电子共有化运动，这种运动只能在相似壳间进行，也只有在最外层的电子共有化运动才最为显著。
（2）孤立原子钟的电子运动状态由四个量子数决定，用非连续的能级描述电子的能量状态，在晶体中由于电子共有化运动使能级分裂为而成能带，用准连续的能带来描述电子的运动状态。
6. 硅、锗原子的电子结构特点是什么？硅电子排布：2262233221p s p s s锗电子排布：22106262244333221p s d p s p s s价电子有四个：2个s 电子，2个p 电子。
半导体物理第七章总结复习_北邮分析
第七章一、基本概念1.半导体功函数: 半导体的费米能级E F 与真空中静止电子的能量E 0的能量之差。
金属功函数：金属的费米能级E F 与真空中静止电子的能量E 0的能量之差2.电子亲和能: 要使半导体导带底的电子逸出体外所需的最小能量。
3. 金属-半导体功函数差o: (E F )s-(E F )m=Wm-Ws4. 半导体与金属平衡接触平衡电势差: q W W V sm D -=5.半导体表面空间电荷区 : 由于半导体中自由电荷密度的限制，正电荷分布在表面相当厚的一层表面层内，即空间电荷区。
表面空间电荷区=阻挡层=势垒层6.电子阻挡层：金属功函数大于N 型半导体功函数（Wm>Ws ）的MS 接触中，电子从半导体表面逸出到金属，分布在金属表层，金属表面带负电。
半导体表面出现电离施主，分布在一定厚度表面层内，半导体表面带正电。
电场从半导体指向金属。
取半导体内电位为参考，从半导体内到表面，能带向上弯曲，即形成表面势垒，在势垒区，空间电荷主要有带正电的施主离子组成，电子浓度比体内小得多，因此是是一个高阻区域，称为阻挡层。
【电子从功函数小的地方流向功函数大的地方】7.电子反阻挡层：金属功函数小于N 型半导体功函数（Wm<Ws ）的MS 接触,电子从金属流向半导体,半导体表面带负电,金属表面带正电,电场方向指向半导体。
从半导体内到表面，能带下弯曲，半导体表面电子浓度比体内高（N 型反阻挡层）。
8.半导体表面势垒(肖特基势垒)高度:s m s D W W qV qV -=-=9.表面势垒宽度：10.半导体表面势: 取半导体体内为参考电位，半导体表面的势能Vs 。
11 .表面态: 在半导体表面处的禁带中存在着表面态，对应的能级称为表面能级。
表面态一般分为施主型和受主型两种。
若能级被电子占据时呈中性，施放电子后呈正电性，成为施主型表面态；若能级空着的时候为电中性，接收电子后带负电，则成为受主型表面态。
半导体物理学期末总复习
半导体物理器件在传感与检测领域中的应用
发展趋势
了解半导体物理器件的发展趋势，包括更高性能、更低功耗、更小体积等。
面临的挑战
分析半导体物理器件在发展中面临的挑战，包括工艺复杂度、成本、可靠性等。ຫໍສະໝຸດ 半导体物理器件的发展趋势与挑战
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谢谢您的观看
半导体激光器
介绍半导体激光器的原理、结构、制造工艺和应用，包括分布反馈式激光器、布拉格光栅激光器等。
半导体物理器件在光电子中的应用
介绍半导体传感器的基本原理、分类、应用和制造工艺，重点了解气体传感器和生物传感器。
半导体传感器
介绍半导体检测器的基本原理、分类、应用和制造工艺，包括光电检测器、热电检测器等。
半导体二极管及其特性
半导体二极管伏安特性
半导体二极管的伏安特性曲线反映了二极管在不同电压下的电流密度和电阻率，从而表现出单向导电性。
半导体二极管温度特性
半导体二极管的温度系数表示温度对二极管电压的影响，温度升高会使二极管正向电压降低。
双极型晶体管结构
01
双极型晶体管由三个半导体材料区域组成，两个P型区域和一个N型区域，通过三个区域的组合和连接形成NPN或PNP结构。
双极型晶体管及其特性
双极型晶体管的电流放大效应
02
双极型晶体管的基极电流对集电极电流的控制作用称为电流放大效应，这种效应是双极型晶体管的核心特性。
双极型晶体管的击穿特性
03
双极型晶体管在特定电压和电流条件下会发生击穿，导致电流突然增加，失去单向导电性。
场效应晶体管结构
场效应晶体管的电压控制特性
场效应晶体管的频率特性
双极型晶体管的模型与仿真
场效应晶体管的模型与仿真
半导体物理第七章总结复习_北邮
第七章一、基本概念1.半导体功函数:半导体的费米能级E F 与真空中静止电子的能量E 0的能量之差。
金属功函数：金属的费米能级E F 与真空中静止电子的能量E 0的能量之差2.电子亲和能:要使半导体导带底的电子逸出体外所需的最小能量。
3. 金属-半导体功函数差o: (E F )s-(E F )m=Wm-Ws4. 半导体与金属平衡接触平衡电势差: q W W V sm D -=5.半导体表面空间电荷区 : 由于半导体中自由电荷密度的限制，正电荷分布在表面相当厚的一层表面层内，即空间电荷区。
表面空间电荷区=阻挡层=势垒层6.电子阻挡层：金属功函数大于N 型半导体功函数（Wm>Ws ）的MS 接触中，电子从半导体表面逸出到金属，分布在金属表层，金属表面带负电。
半导体表面出现电离施主，分布在一定厚度表面层内，半导体表面带正电。
电场从半导体指向金属。
取半导体内电位为参考，从半导体内到表面，能带向上弯曲，即形成表面势垒，在势垒区，空间电荷主要有带正电的施主离子组成，电子浓度比体内小得多，因此是是一个高阻区域，称为阻挡层。
【电子从功函数小的地方流向功函数大的地方】7.电子反阻挡层：金属功函数小于N 型半导体功函数（Wm<Ws ）的MS 接触,电子从金属流向半导体,半导体表面带负电,金属表面带正电,电场方向指向半导体。
从半导体内到表面，能带下弯曲，半导体表面电子浓度比体内高（N 型反阻挡层）。
8.半导体表面势垒(肖特基势垒)高度:s m s D W W qV qV -=-=9.表面势垒宽度：10.半导体表面势: 取半导体体内为参考电位，半导体表面的势能Vs 。
11 .表面态: 在半导体表面处的禁带中存在着表面态，对应的能级称为表面能级。
表面态一般分为施主型和受主型两种。
若能级被电子占据时呈中性，施放电子后呈正电性，成为施主型表面态；若能级空着的时候为电中性，接收电子后带负电，则成为受主型表面态。
半导体物理学期末总复习
态密度
导带底附近状态密度（理想情况）
V 2 dz 3 4 k dk 4
2 2
k E (k ) EC * 2mn
kdk
mn dE
2 1/ 2
*
V (2mn ) dz 2 3 2
* 3/ 2
( E EC ) dE
态密度
dz V (2mn* )3/ 2 1/ 2 gc ( E ) 2 ( E E ) C 3 dE 2
k u * mn
自由电子的速度
微观粒子具有波粒二象性
p m0u
p E 2m0
i ( K r t )
2
p K E hv
k u m0
(r, t ) Ae
半导体中电子的加速度
半导体中电子在一强度为 E的外加电场作用 下，外力对电子做功为电子能量的变化
u
dE fds fudt
的体积 前两者相乘得状态数 dz 根据定义公式求得态密度 g ( E )
k 空间中的量子态
/ 8 ） 在 k 空间中，电子的允许能量状态密度为V （ ， 考虑电子的自旋情况，电子的允许量子态密度 3 / 4 ） 为V （ ，每个量子态最多只能容纳一个电子。
3
nx k x 2 (nx 0, 1, 2, ） L ny k y 2 (ny 0, 1, 2, ） L nz k z 2 (nz 0, 1, 2, ） L
K空间等能面
在k=0处为能带极值
k E (k ) E (0) * 2mn
2 2
导带底附近
k E(k ) E(0) * 2mp
2 2
价带顶附近
K空间等能面
kz 为坐标轴构成 k 空间， 以 kx 、k y 、 k 空间 任一矢量代表波矢 k
半导体物理考试复习资料
半导体物理考试复习资料半导体物理考试复习资料概念题：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。
2、熟悉晶体中电⼦、孤⽴原⼦的电⼦、⾃由电⼦的运动有何不同：孤⽴原⼦中的电⼦是在该原⼦的核和其它电⼦的势场中运动，⾃由电⼦是在恒定为零的势场中运动，⽽晶体中的电⼦是在严格周期性重复排列的原⼦间运动（共有化运动），单电⼦近似认为，晶体中的某⼀个电⼦是在周期性排列且固定不动的原⼦核的势场以及其它⼤量电⼦的平均势场中运动，这个势场也是周期性变化的，⽽且它的周期与晶格周期相同。
3、晶体中电⼦的共有化运动导致分⽴的能级发⽣劈裂，是形成半导体能带的原因，半导体能带的特点：①存在轨道杂化，失去能级与能带的对应关系。
杂化后能带重新分开为上能带和下能带，上能带称为导带，下能带称为价带②低温下，价带填满电⼦，导带全空，⾼温下价带中的⼀部分电⼦跃迁到导带，使晶体呈现弱导电性。
③导带与价带间的能隙（Energy gap ）称为禁带（forbidden band ）.禁带宽度取决于晶体种类、晶体结构及温度。
④当原⼦数很⼤时，导带、价带内能级密度很⼤，可以认为能级准连续。
4、晶体中电⼦运动状态的数学描述：⾃由电⼦的运动状态：对于波⽮为k 的运动状态，⾃由电⼦的能量E ，动量p ，速度v 均有确定的数值。
因此，波⽮k 可⽤以描述⾃由电⼦的运动状态，不同的k 值标志⾃由电⼦的不同状态，⾃由电⼦的E 和k 的关系曲线呈抛物线形状，是连续能谱，从零到⽆限⼤的所有能量值都是允许的。
晶体中的电⼦运动：服从布洛赫定理：晶体中的电⼦是以调幅平⾯波在晶体中传播。
这个波函数称为布洛赫波函数。
求解薛定谔⽅程，得到电⼦在周期场中运动时其能量不连续，形成⼀系列允带和禁带。
⼀个允带对应的K 值范围称为布⾥渊区。
5、⽤能带理论解释导带、半导体、绝缘体的导电性。
6、理解半导体中求E （k ）与k 的关系的⽅法：晶体中电⼦的运动状态要⽐⾃由电⼦复杂得多，要得到它的E （k ）表达式很困难。
半导体物理总复习
能带论 共有化运动 电子/空穴 有效质量
杂质能级（施主、受主） E EF c k0T
n0 = Nc exp
p0 = Nv exp
E EF
k 0T
v
分本征、杂质半导体两种情况讨论（变化规律的物理图像） 简并半导体及其禁带变窄效应
n0p0 = ni2
Chapter 3
外场作用下载流子的运动规律
11/98
12/98
13/98
18/98
19/98
20/98
21/98
22/98
23/98
2
半导体中载流子的统计分布
本章内容提要
n n n
热平衡状态，状态密度 费米能级与分布函数 电中性方程 载流子浓度 Vs 温度
n
n
简并半导体
24/98
产生载流子（本征激发/杂质电离）
电子由低能态向高能态跃迁
EF p < EF
n = Nc exp
p = Nv exp np = n0p0 exp
空穴准费米能级比平衡费米能级低
Ec EF n k0T
p E F Ev k0T
EF EF = ni exp = n0 exp k0T = p0 exp EF EFp k0T
n p
n
n
EF Ei
陷阱中心的特点
复合中心：
rn 能 rp 够俘获两种不同载流子而复合掉
而陷阱中心对两种载流子的俘获能力必然相差很大
Nt
越大，陷阱作用最强
杂质能级与平衡时的费米能级重合时，陷阱作用最强
61/98
5
p-n结
本章内容提要
n n n n
p-n结的形成及其能带图 p-n结伏安特性 p-n结电容 p-n结击穿 p-n结隧道效应
半导体物理第五章总结复习_北邮
第五章一、基本概念1.非平衡载流子: 如果对半导体施加外界作用，破坏了热平衡的条件，这就迫使它处于与热平衡相偏离的状态，称为非平衡状态，偏离平衡载流子浓度的那部分载流子称为非平衡载流子2.非平衡载流子注入: 通过改变外部条件使得半导体内部产生平衡载流子的方法成为非平衡载流子的注入。
3.探针注入: 用金属探针与半导体接触时，用电的方法注入非平衡载流子。
4.小注入、大注入:5.非平衡载流子浓度、非平衡多子浓度、非平衡少子浓度:6.非平衡载流子寿命（少子寿命、寿命）:7.准费米能级（电子准费米能级、空穴准费米能级）: 研究表明，注入作用下，导带电子、价带空穴在极短时间各自达到平衡，但导带电子与价带空穴不平衡，半导体没有统一费米能级，处于非平衡态。
非平衡态用导带电子准费米能级、价带空穴准费米能级描述。
8.直接复合: 导带电子直接跃迁到价带与空穴复合。
9.间接复合: 导带电子和价带空穴通过复合中心复合。
10.表面复合: 非平衡载流子通过表面复合中心的复合称为表面复合--单位时间、单位表面薄层中通过复合中心复合的电子-空穴对数称为表面复合率。
11.俄歇复合:非平衡载流子从高能级向低能级跃迁复合过程中释放的能量使导带（或价带）中另一个载流子激发到更高能级，或使另一个载流子发射到半导体外(俄歇电子)。
12.最有效复合中心: 对复合起有效作用的杂质和缺陷称为复合中心，位于禁带中央附近的深能级是最有效的复合中心。
13.陷阱效应: 杂质或缺陷对一种非平衡载流子的收容效应称为陷阱效应--具有显著陷阱效应的杂质或缺陷称为有效陷阱（陷阱）14.载流子扩散: 只要微观粒子在各处的浓度不均匀，由于粒子的无规则热运动，就可以引起粒子由浓度高的地方向浓度低的地方扩散。
扩散运动完全是由粒子浓度不均匀所引起，它是粒子的有规则运动，但它与粒子的无规则运动密切相关。
15.扩散长度: 空穴在边扩散边复合的过程中，减少至原值的1/e时所扩散的距离。
北京邮电大学 微电子学基础 半导体物理期末总复习
微电子基础----总复习2012-12说明：重点总结的请以复习课上为准。
另有答疑时间安排。
以下内容为部分重要的概念供参考。
第1章. 半导体的晶体结构和缺陷概念：晶体和非晶体金刚石结构和闪锌矿结构能带有效质量空穴本征点缺陷代位式杂质间隙式杂质第2章. 半导体中的电子状态2.1.半导体中的电子状态和能带2.1.1.电子的共有化运动2.1.2.允带与禁带2.2.外力作用下的电子运动—---有效质量2.3.导体，半导体，绝缘体2.4.空穴2.5.杂质和缺陷能级2.5.1.施主能级和受主能级2.5.2.浅能级杂质2.5.3.深能级杂质⏹能带图⏹施主,N型半导体⏹受主P型半导体⏹杂质能级,浅能级深能级⏹杂质补偿⏹复合中心第3章. 平衡载流子浓度3.1.态密度3.2.费米分布和玻尔兹曼分布3.3.非简并半导体的载流子浓度◆费米分布函数和波尔兹曼函数公式:◆简并半导体和非简并半导体◆费米能级◆热平衡下,非简并半导体载流子浓度公式:◆热平衡下,本征半导体载流子浓度公式◆热平衡下,非简并半导体载流子浓度积:◆半导体的整体电中性方程◆载流子浓度随温度的变化分析第4章. 弱场下的载流子输运4.1.载流子的散射和迁移率4.2.散射几率和迁移率4.3.半导体中的主要散射机构4.4.迁移率随杂质浓度和温度的变化图4.5.电导和电导率4.6.半导体的散射现象⏹电离杂质散射和晶格散射⏹迁移率⏹电导率(电阻率)公式及各情况:⏹本征:⏹N型:⏹P型⏹补偿:⏹电阻率随温度的变化图第5章. 过剩载流子和载流子的复合5.1.过剩载流子及其寿命5.2.非平衡载流子的运动和空间分布5.3.复合过程与寿命的计算5.4.主要复合机理和实验结果⏹非平衡载流子⏹注入停止后,非平衡载流子浓度随时间衰减规律: ⏹寿命⏹复合几率⏹复合的种类:⏹复合中心理论及简化:⏹准费米能级，能带图：2⏹扩散定律⏹扩散长度⏹爱因斯坦关系⏹半导体器件的基本方程，连续性方程第6章. 同质PN结6.1.热平衡条件下的P-N结，能带图36.2.P-N结直流伏安特性：结论肖克莱方程6.3.P-N结电容：电荷，电场，电压，图，突变结6.4.P-N击穿：3机理特点比较⏹肖克莱方程:⏹简化情况:反向，单边突变结⏹突变结,缓变结⏹平衡PN结,接触电势差和势垒高度:⏹载流子浓度公式⏹PN结扩散流公式⏹简化：P+N结时⏹N+P结时⏹理想和实际的伏安比较和原因分析：（势垒产生流）⏹势垒电容和扩散电容⏹雪崩击穿和隧道击穿第7章. 表面电场效应与MOS物理7.1.半导体表面和硅-二氧化硅界面7.2.表面电场效应⏹表面态，界面态⏹表面势⏹表面积累层,耗尽层,反型层,等6个能带图,临界情况3个⏹表面耗尽层的厚度公式:⏹表面面电荷密度公式⏹表面强反型条件，表达式，费米势⏹硅—二氧化硅界面电荷●金属半导体接触：功函数，能带图●异质结：能带图，阻挡层和非阻挡层，整流效应和欧姆接触第8章. MOS场效应晶体管8.1.结构和分类，4个管子的综合大图：符号结构曲线等8.2.特性曲线⏹NMOS,PMOS, 增强型管,耗尽型管的转移特性曲线和输出特性曲线的区别,⏹NMOS输出特性曲线的分段讨论8.3.阈值电压表达式计算⏹NMOS管:⏹PMOS管:⏹增强型管和耗尽型管的掺杂措施和控制8.4.电流电压特性：电流表达式⏹非饱和区,线性区和非线性区⏹饱和区,临界饱和条件：3：沟道图，电压，电流式⏹考虑有效沟道长度调制效应的饱和漏极电流：2:现象描述和电流式⏹击穿区的讨论8.5.其他电参数⏹阈值电压⏹饱和漏极电流⏹导通电阻⏹穿通电压⏹跨导⏹导电因子和宽长比⏹渡越时间⏹增量电导定义,分段的表达式第9章. 双极型晶体管9.1. 双极型晶体管工作原理1，放大倍数：4个乘积项：发射效率，基区输运系数等4个……定义、表达式、影响因素,2，讨论从工艺制造上提高放大的措施9.2.直流特性和电流增益9.3.反向电流和击穿电压，基极电阻，符号和电路图9.4.频率特性，功率特性1，渡越时间表达式和分析：2，讨论从工艺制造上提高频率的措施。
半导体物理基础 总复习
掌握熟悉了解第一章半导体物理基础一、能带理论1、能带的形成、结构：导带、价带、禁带•当原子结合成晶体时，原子最外层的价电子实际上是被晶体中所有原子所共有，称为共有化。
•共有化导致电子的能量状态发生变化，产生了密集能级组成的准连续能带---能级分裂•价带：绝对0度条件下被电子填充的能量最高的能带；结合成共价键的电子填充的能带。
•导带：绝对0度条件下未被电子填充的能量最低的能带2、导体、半导体、绝缘体的能带结构特点•禁带的宽度区别了绝缘体和半导体；而禁带的有无是导体和半导体、绝缘体之间的区别；绝缘体是相对的，不存在绝对的绝缘体。
3、导电的前提：不满带的存在二、掺杂半导体1、两种掺杂半导体的能级结构。
2、杂质补偿的概念三、载流子统计分布1、费米函数、费米能级：公式1-7-9和1-7-10，及其简化公式1-7-11和1-7-122、质量作用定律，只用于本征半导体：公式1-7-273、用费米能级表示的载流子浓度：公式1-7-28和1-7-294、杂质饱和电离的概念（本征激发）5、杂质半导体费米能级的位置：公式1-7-33和1-7-37。
意义（图1-13，费米能级随着掺杂浓度和温度的变化）。
6、杂质补充半导体的费米能级四、载流子的运输1、（1.8节）载流子的运动模式：散射－漂移－散射。
平均弛豫时间的概念2、迁移率，物理意义：公式1-9-4和1-9-5（迁移率与电子自由运动时间和有效质量有关），迁移率与温度和杂质浓度的关系3、电导率，是迁移率的函数：公式1-9-10和1-9-114、在外电场和载流子浓度梯度同时存在的条件下，载流子运输公式：1-9-24～1-9-275、费米势：公式1-10-5：电势与费米能级的转换6、以静电势表示的载流子浓度1-10-6和1-10-7或1-10-9和1-10-107、爱因斯坦关系：反映了扩散系数和迁移率的关系。
在非热平衡状态下也成立。
公式1-10-11和1-10-12 五、非平衡载流子1、概念：平衡与非平衡（能带间的载流子跃迁）；过剩载流子2、大注入和小注入3、产生率、复合率、净复合率4、非平衡载流子的寿命：从撤销外力，到非平衡载流子消失。
半导体物理第七章总结复习_北邮
第七章一、基本概念1.半导体功函数: 半导体的费米能级E F 与真空中静止电子的能量E 0的能量之差。
金属功函数：金属的费米能级E F 与真空中静止电子的能量E 0的能量之差2.电子亲和能: 要使半导体导带底的电子逸出体外所需的最小能量。
3. 金属-半导体功函数差o: (E F )s-(E F )m=Wm-Ws4. 半导体与金属平衡接触平衡电势差: q W W V sm D -=5.半导体表面空间电荷区 : 由于半导体中自由电荷密度的限制，正电荷分布在表面相当厚的一层表面层内，即空间电荷区。
表面空间电荷区=阻挡层=势垒层6.电子阻挡层：金属功函数大于N 型半导体功函数（Wm>Ws ）的MS 接触中，电子从半导体表面逸出到金属，分布在金属表层，金属表面带负电。
半导体表面出现电离施主，分布在一定厚度表面层内，半导体表面带正电。
电场从半导体指向金属。
取半导体内电位为参考，从半导体内到表面，能带向上弯曲，即形成表面势垒，在势垒区，空间电荷主要有带正电的施主离子组成，电子浓度比体内小得多，因此是是一个高阻区域，称为阻挡层。
【电子从功函数小的地方流向功函数大的地方】7.电子反阻挡层：金属功函数小于N 型半导体功函数（Wm<Ws ）的MS 接触,电子从金属流向半导体,半导体表面带负电,金属表面带正电,电场方向指向半导体。
从半导体内到表面，能带下弯曲，半导体表面电子浓度比体内高（N 型反阻挡层）。
8.半导体表面势垒(肖特基势垒)高度:s m s D W W qV qV -=-=9.表面势垒宽度：10.半导体表面势: 取半导体体内为参考电位，半导体表面的势能Vs 。
11 .表面态: 在半导体表面处的禁带中存在着表面态，对应的能级称为表面能级。
表面态一般分为施主型和受主型两种。
若能级被电子占据时呈中性，施放电子后呈正电性，成为施主型表面态；若能级空着的时候为电中性，接收电子后带负电，则成为受主型表面态。
半导体物理期末复习知识
一、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。
半导体物理学期末总复习
半导体中的热平衡态
载流子的扩散
在半导体中，不同区域的载流子浓度不同，浓度高的区域的载流子会向浓度低的区域扩散，这种现象称为载流子的扩散。
载流子的漂移
当半导体中存在电场时，载流子会受到电场力的作用，从高电场强度区域向低电场强度区域移动，这种现象称为载流子的漂移。
载流子的输运过程
在半导体中，载流子的浓度分布取决于载流子的产生、复合、扩散、漂移等过程的综合作用。
太阳能电池
利用半导体物理器件的能带结构，可以制造出高效的太阳能电池。
半导体物理器件在新能源和环境中的应用
风能发电装置
利用半导体物理器件的高频特性，可以制造出高效的风能发电装置。
水质监测和污水处理
利用半导体物理器件的化学传感器作用，可以制造出用于水质监测和污水处理中的传感器。
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04
半导体的光学性质
光吸收
半导体对光的吸收主要取决于材料中的电子和原子结构。在光子能量大于或等于半导体带隙时，光子会被吸收并产生电子-空穴对。
光发射
光发射是半导体中电子从束缚态跃迁到自由态并辐射出光子的过程。光发射的能量与带隙密切相关，带隙越大，发射光的能量越高。
半导体中的光吸收与光发射
光电效应
5G和6G通信技术
随着5G和6G通信技术的不断发展，现代半导体器件需要适应更高的频率和更复杂的通信协议。
半导体物理器件在集成电路中的应用
存储器
半导体物理器件还可以应用于存储器中，例如动态随机存储器和闪存等。
传感器
半导体物理器件还可以应用于传感器中，例如光传感器、温度传感器和压力传感器等。
微处理器
半导体物理器件在集成电路中的应用最为广泛，其中微处理器是其中的代表。
半导体物理学总复习【精选】共184页
•ห้องสมุดไป่ตู้
46、寓形宇内复几时，曷不委心任去 留。
•
47、采菊东篱下，悠然见南山。
•
48、啸傲东轩下，聊复得此生。
•
49、勤学如春起之苗，不见其增，日 有所长 。
•
50、环堵萧然，不蔽风日；短褐穿结 ，箪瓢 屡空， 晏如也 。
61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿
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微电子基础----总复习
2012-12
说明：重点总结的请以复习课上为准。
另有答疑时间安排。
以下内容为部分重要的概念供参考。
第1章. 半导体的晶体结构
和缺陷
概念：
晶体和非晶体
金刚石结构和闪锌矿结构
能带
有效质量
空穴
本征点缺陷
代位式杂质
间隙式杂质
第2章. 半导体中的电子状
态
2.1.半导体中的电子状态和能带
2.1.1.电子的共有化运动
2.1.2.允带与禁带
2.2.外力作用下的电子运动—---有效质量
2.3.导体，半导体，绝缘体
2.4.空穴
2.5.杂质和缺陷能级
2.5.1.施主能级和受主能级
2.5.2.浅能级杂质
2.5.
3.深能级杂质
⏹能带图
⏹施主,N型半导体
⏹受主P型半导体
⏹杂质能级,浅能级深能级
⏹杂质补偿
⏹复合中心
第3章. 平衡载流子浓度3.1.态密度
3.2.费米分布和玻尔兹曼分布
3.3.非简并半导体的载流子浓度
◆费米分布函数和波尔兹曼函数公式:
◆简并半导体和非简并半导体
◆费米能级
◆热平衡下,非简并半导体载流子浓度公式:
◆热平衡下,本征半导体载流子浓度公式
◆热平衡下,非简并半导体载流子浓度积:
◆半导体的整体电中性方程
◆载流子浓度随温度的变化分析
第4章. 弱场下的载流子输
运
4.1.载流子的散射和迁移率
4.2.散射几率和迁移率
4.3.半导体中的主要散射机构
4.4.迁移率随杂质浓度和温度的变化图
4.5.电导和电导率
4.6.半导体的散射现象
⏹电离杂质散射和晶格散射
⏹迁移率
⏹电导率(电阻率)公式及各情况:
⏹本征:
⏹N型:
⏹P型
⏹补偿:
⏹电阻率随温度的变化图
第5章. 过剩载流子和载流
子的复合
5.1.过剩载流子及其寿命
5.2.非平衡载流子的运动和空间分布
5.3.复合过程与寿命的计算
5.4.主要复合机理和实验结果
⏹非平衡载流子
⏹注入停止后,非平衡载流子浓度随时间衰减规律: ⏹寿命
⏹复合几率
⏹复合的种类:
⏹复合中心理论及简化:
⏹准费米能级，能带图：2
⏹扩散定律
⏹扩散长度
⏹爱因斯坦关系
⏹半导体器件的基本方程，连续性方程
第6章. 同质PN结
6.1.热平衡条件下的P-N结，能带图3
6.2.P-N结直流伏安特性：结论肖克莱方程
6.3.P-N结电容：电荷，电场，电压，图，突变结
6.4.P-N击穿：3机理特点比较
⏹肖克莱方程:
⏹简化情况:反向，单边突变结
⏹突变结,缓变结
⏹平衡PN结,接触电势差和势垒高度:
⏹载流子浓度公式
⏹PN结扩散流公式
⏹简化：P+N结时
⏹N+P结时
⏹理想和实际的伏安比较和原因分析：（势垒产生流）
⏹势垒电容和扩散电容
⏹雪崩击穿和隧道击穿
第7章. 表面电场效应与MOS
物理
7.1.半导体表面和硅-二氧化硅界面
7.2.表面电场效应
⏹表面态，界面态
⏹表面势
⏹表面积累层,耗尽层,反型层,等6个能带图,临界情况
3个
⏹表面耗尽层的厚度公式:
⏹表面面电荷密度公式
⏹表面强反型条件，表达式，费米势
⏹硅—二氧化硅界面电荷
●金属半导体接触：功函数，能带图
●异质结：能带图，阻挡层和非阻挡层，整流效应和欧姆接触
第8章. MOS场效应晶体管
8.1.结构和分类，4个管子的综合大图：符号结构曲线等
8.2.特性曲线
⏹NMOS,PMOS, 增强型管,耗尽型管的转移特性曲线和输出特性
曲线的区别,
⏹NMOS输出特性曲线的分段讨论
8.3.阈值电压表达式计算
⏹NMOS管:
⏹PMOS管:
⏹增强型管和耗尽型管的掺杂措施和控制
8.4.电流电压特性：电流表达式
⏹非饱和区,线性区和非线性区
⏹饱和区,临界饱和条件：3：沟道图，电压，电流式
⏹考虑有效沟道长度调制效应的饱和漏极电流：2:现象描述
和电流式
⏹击穿区的讨论
8.5.其他电参数
⏹阈值电压
⏹饱和漏极电流
⏹导通电阻
⏹穿通电压
⏹跨导
⏹导电因子和宽长比
⏹渡越时间
⏹增量电导
定义,分段的表达式
第9章. 双极型晶体管
9.1. 双极型晶体管工作原理
1，放大倍数：4个乘积项：发射效率，基区输运系数等4个……
定义、表达式、影响因素,
2，讨论从工艺制造上提高放大的措施
9.2.直流特性和电流增益
9.3.反向电流和击穿电压，基极电阻，符号和电路图
9.4.频率特性，功率特性
1，渡越时间表达式和分析：
2，讨论从工艺制造上提高频率的措施。