半导体物理学刘恩科期末知识点总结共54页文档
半导体物理 刘恩科 第四版 知识点总结
2268半导体器件与物理考试大纲2268 半导体器件与物理[1] 《半导体物理学》，刘恩科、朱秉升、罗晋生，国防工业出版社；[2] 《半导体物理学》，顾祖毅、田立林、富力文等，电子工业出版社；[3] 《半导体器件物理》，孟庆巨、刘海波、孟庆辉，科学出版社。
网上提供考试大纲。
第一部分：半导体中的电子状态一、理解下列基本概念能级：原子中的电子只能在一些特定的分离能级上运动，这些特定能级称为原子的能级；能层（英语：Energy level）理论是一种解释原子核外电子运动轨道的一种理论。
它认为电子只能在特定的、分立的轨道上运动，各个轨道上的电子具有分立的能量，这些能量值即为能级。
电子可以在不同的轨道间发生跃迁，电子吸收能量可以从低能级跃迁到高能级或者从高能级跃迁到低能级从而辐射出光子。
能级简并化：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，可以由一个原子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。
注意：因为各原子中相似壳层上的电子才有相同的能量，电子只能在相似壳层间转移。
因此，共有化运动的产生是由于不同原子的相似壳层间的交叠，例如2p、3s支壳层的交叠。
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。
能带（导带，价带，满带，空带）：晶体中，电子的能量是不连续的，在某些能量区间能级分布是准连续的，在某些区间没有能及分布。
这些区间在能级图中表现为带状，称之为能带。
能带：原子聚集在一起形成晶体时，电子的分立能量随之分裂为能带。
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。
当N很大时，分裂能级可看作是准连续的，形成能带。
分裂的每一个能带都称为允带。
导带：价带以上能量最低的允许带称为导带。
导带能量最低称为导带底，Ec；整个能带中只有部分能态被电子填充。
半导体物理复习(刘恩科)
非平衡少子平均扩散长度：
无限厚样品扩散：
通解
代入
得
有限厚度w：代入新的边界条件 0
(w<<Lp)
爱因斯坦关系：
=-
所以
直接复合：电子由导带直接通过禁带跃迁到价带空穴
复合中心：由杂质或缺陷在禁带中引入的局域化能级
间接复合：导带电子经复合中心，再跃迁到价带与空穴成对消失的过程
表面复合：发生在表面的复合（间接复合的一种）由表面缺陷提供复合中心
单电子近似：对晶体中某一电子，所有其他电子对它的作用简化为原子实构成的周期性势场上叠加一个平均场；
简约布里渊区：第一布里渊区-a/2<k<a/2;长度为1/a倒格矢；简约布区中的波矢被称为简约波矢；金刚石结构第一布区为截角八面体；
价带：绝对零度时被电子占满的能量最高的能带；其最高能态EV被称为价带顶；
漂移运动：载流子在外场作用下的定向运动
平均自由时间 ：假设t=0时遭遇散射载流子 ，t时刻未被二次散射N，则 内被散射的载流子数dN正比于dt和N即 令
积分得：
可得 = =
载流子平均自由时间等于散射几率倒数
散射机制：1.电离杂质散射（库伦散射）
声学波散射
2.晶格振动散射
光学波散射
电导率、迁移率与平均自由时间关系：
空穴：价带电子激发到导带后，价带顶附近出现的空的量子态；
准动量：
有效质量：晶体中电子加速度 称 为有效质量
半导体 关系：导带底，略去高阶展开可得
立方对称时
j价带顶，同理可得
有效质量意义：考虑了半导体内部势场对载流子的作用，讨论外电场下载流子运动规律可以不再考虑内部势场的作用
导电电子：只有未满带电子能在外场作用下K空间不对称分布产生电流；
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
半导体物理复习(刘恩科)
第一章金刚石结构：两个相同原子俎成的面心立方沿对角线方向位后嵌套而成。
BB位数为4。
以双原子层的形式按ABCABC……顺序堆垛;正四面体中心与顶点原子不尊价。
闪锌矿结构：与金刚石结构类似，两个不同原子组成的面心立方沿对角线方向位⅛<111> 后嵌套而成。
交错结构。
纤锌犷结构：密排六方结构;直■结构负电性:×=0.18 ( E1+E2 ) El :原子第一电子电京能；E2 :原子第一电子亲和能髙子性：PaUlllng髙子性尺度_(XA-XB)2fj = l-(^4f∣>0.785髙子晶体f i <0.785闪锌矿或纤锌矿结构；极性共价健结合能带：N个原子姐成晶体，Ifl立原子的毎个能级分裂成N个能■上准连絃的能级集合，即允带；相邻允带之间禁止电子填充的禁带；单电子近似：对晶体中某一电子，所有其他电子对它的作用简化为原子实构成的周期性势场上■加一个平均场；简约布里渊区：第一布里渊区∙a∕2<kva∕2;长度为1/a剖格矢；简约布区中的波矢被称为简约波矢；金刚石结构第一布区为St角八面体；价带：绝对零度时被电子占満的能■最高的能带；其最高能态EV被称为价带顶；导带：绝对零度未被电子占満或全空的能圧最低的能带I其最低能态EC被称为导带底；索带：电子不能占据的能■区间，宽度Eg = E C-E V绝缘体：Eg大使价带电子很难被激发到导带，导带无导电电子，所以不导电；半导体：Eg较小，室温下有一些价带电子激发到导带，导带中有电子，并在价带中留下空穴；金・:导带半満，參与导电电子很多，电阻率低；空穴：价带电子激发到导带后，价带顶附近出现的空的圧子态；准动■:P= ftk有效质■:晶体中电子加速度宇=吉(⅞V k E)F = (^-)f称Inn为有效质量半导体E(k)~k关系：导带底，略去高阶展开可得E(k) = E C(O) + 1 (V k vi C E)IC=O k I = E(O) + 导俘+ 字 + 字Z Z ∖Dlx DIy DIZ立方对称时E(k) = E C(O) + -(¼<¼<E)k=Ok Z = E(O) + —— ZZ DI n1 l∕d1E∖瓦拄(丽LoJ价带顶，同理可得ħl k2E(k)== E v(O)+--2 DIn1 l∕rf2E∖In il-LO <0有效质■意义：考虑了半导体内部势场对載流子的作用，讨论外电场下載流子运动规律可以不再考虑内部势场的作用导电电子：只有未満带电子能在外场作用下K空间不对称分布产生电流；空穴导电：k态未被电子占据时，其它所有价带电子的导电状态等效于一个带正电e ,正有效质Am P的准粒子的导电性为半导体载流子：电子与空穴；多数载流子与少数载流子；第二章本征半导体：纯净(无杂质X完整(无缺陷)的半导体。
半导体物理_复习总结(刘恩科)
半导体物理
准费米能级
当半导体处于非平衡状态，不再具有统一的费米能 级，引入准费米能级
非平衡态下电子浓度：
n
ni
exp
Ei EFn k0T Βιβλιοθήκη 非平衡态下空穴浓度：p
ni
exp
Ei EFp k0T
以及其他大量电子的平均势场中运动，这个势场也是周期变化的， 并且它的周期与晶格周期相同。
半导体物理
半导体中的电子运动
半导体中E(k)与k的关系
电子速度与能量关系
电子有效质量
mn*
h2 d2E
dk 2
半导体物理
有效质量的意义：
f
a
1、概括了半导体内部势场 的作用 2、a是半导体内部势场和 外电场作用的综合效果 3、直接将外力与电子加速 度联系起来
(1) VG<0，多子积累 •绝对值较大时，，空穴聚集表面， C＝C0，AB段（半导体看成导通） •绝对值较小时，C0和Cs串联，C随 V增加而减小，BC段 (2)VG＝0 CFB－表面平带电容 (3) VG>0 •耗尽状态：VG增加，xd增大，Cs减小，CD段 •Vs>2VB时： EF段（低频）强反型，电子聚集表面， C＝C0 GH段（高频）：反型层中电子数量不能随高频信号而变，对电容无贡献， 还是由耗尽层的电荷变化决定（强反型达到xdm不随VG变化，电容保持最小 值）；GH段
玻尔兹曼分布函数
条件：E-EF>>k0T EEF
fB E e k0T
费米统计分布：受到泡利不相容原理限制 玻尔兹曼分布：泡利原理不起作用
半导体物理学刘恩科知识点总结
半导体物理学刘恩科知识点总结半导体是一种由大量导电粒子组成的具有特殊性质，特别是对电流敏感、且不易被杂质和缺陷所掺杂的物质。
半导体又称为绝缘体，但这只是相对而言，它仍然可以被看做导体。
从结构上来说，纯净的半导体也是由两种载流子：导带中的电子和价带中的空穴所组成；另外还存在着三种束缚态：即导带底中的自由电子，价带顶中的空穴和禁带中的空穴。
我们把这样的半导体叫做绝缘体。
现实生活中最常见到的半导体是硅（ si）材料，其他常用的材料还包括砷化镓、磷化镓、锑化铟、锗（ ge）等等。
硅属于金属氧族元素，化学符号为 Si，常温下硅以单质状态存在，常见的硅材料是一种具有金属光泽的灰黑色固体，无毒无味，比较柔软，容易切割，具有优良的导热性、导电性和延展性，在化工生产中应用很广泛。
硅材料具有“刚柔并济”的特点。
刚性表现在受力之后会马上断裂，如果加入氧、氮等元素，还会形成导电、导热性更好的材料。
柔性则是指当受压或受拉伸时，内部分子的排列顺序容易发生变化，使得分子间的连接变弱甚至断开，从而获得弹性。
总的来说，硅材料兼具导电、耐高温的性能。
此外，将硅与硼、铝等非金属元素掺合后，还可制成性能独特的多种半导体器件，例如红外探测器、光电倍增管、热释电探测器等。
所谓“特殊”就是不能再导电了！为什么呢？答案就在半导体中出现的各类缺陷中。
通俗地讲，半导体就像人体的血液一样，流动着各式各样的“细胞”，它们之间交换的信息都通过载流子传递给了外界环境。
在这些携带着数据信息的“小蝌蚪”（电子）中，除了少量与原料本身的性质直接相关之外，其余的大部分都起到调控作用。
为什么要选择硅作为原材料呢？主要基于几方面的考虑：第一、纯度较高，这里的纯度指的是没有掺杂杂质的硅；第二、物理特性稳定，不怕腐蚀；第三、导电性好，在电路设计中必须要求对电流比较敏感；第四、具有较低的价格。
第五、高温条件下仍然保持优良的稳定性，能够满足大规模集成电路芯片的需要。
正是由于具备了这些先天的优势，使得半导体材料从诞生伊始便迅速崛起，短短百年的时间已经取代了电子技术领域中许多重要的基础性元件。
半导体物理(刘恩科)概念总结2栏小字
第七章1、功函数：表示一个起始能量等于费米能级的电子，由金属内部逸出到真空中所需要的最小能量。
W m=E0-(E F)m W s=E0-(E F)S2、电子亲和能：使半导体导带底的电子逸出体外所需要的最小能量。
Ꮠ=E0-E c3、接触电势差：一块金属和一块n型半导体，假定wm>ws接触时，半导体中的电子向金属流动，金属电势降低，半导体电势升高，最后达到平衡状态，金属和半导体的费米能级在同一个水平面上，他们之间的电势差完全补偿了原来费米能级的不同。
Vms=(Vs-Vm)/q这个由于接触而产生的电势差称为接触电势差。
4、阻挡层与反阻挡层n pWm>Ws 阻上弯反阻上弯Wm<Ws 反下弯阻下弯阻挡层：在势垒区中，空间电荷主要由电离施主形成，电子浓度要比体内小得多，因此他是一个高阻的区域。
反阻挡层：Wm<Ws，金属与n型半导体接触时，电子将从金属流向半导体，在半导体表面形成负的空间电荷区。
电子浓度比体内大的多，因而是一个高电导的区域。
5、表面势：随着金半之间距离的减少，靠近半导体一侧的半导体表面的正电荷密度增加，由于搬到一中自有电荷密度的限制，这些正电荷分布在半导体表面相当厚的一层表面内，即空间电荷区，这时在空间电荷区内变存在一定的电场，造成能带的弯曲，使半导体表面和内部之间存在电势差。
6、整流作用：金属和半导体接触形成阻挡层，当在金属一侧加外反向电压，金属一边的势垒不随外加电压变化，从金属到半导体的电子流是恒定的，当反向电压继续增加，使半导体到金属的电子流可以忽略不计时。
反向电流达到饱和。
7、扩散理论：应用于厚阻挡层8、发射理论：薄阻挡层9、肖特基势垒：势垒厚度依赖于外加电压的势垒10、欧姆接触：金属和半导体形成非整流接触，不产生明显的附加阻抗，半导体内部的平衡载流子浓度不发生明显变化。
实现：1、Wm<Ws时，金与n形成发阻挡层。
Wm>Ws时，与p形成反阻挡层。
反阻挡层没有整流作用，选用适当的金属材料可得到欧姆接触。
半导体物理学 刘恩科 第七版
半导体器件
原子的能级的分裂
原子能级分裂为能带
半导体器件
Si的能带 （价带、导带和带隙〕
半导体器件
半导体的能带结构
导带 Eg
价带
价带：0K条件下被电子填充的能量的能带
导带：0K条件下未被电子填充的能量的能带
带隙：导带底与价带顶之间的能量差
半导体器件
自由电子的运动
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
(r, t ) Ae
半导体器件
半导体中电子的运动
薛定谔方程及其解的形式
V ( x) V ( x sa) d ( x) V ( x) ( x) E ( x) 2 2m0 dx ikx k ( x ) uk ( x ) e
EC
B
EA
EA EV
P型半导体
受主能级
半导体器件
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 EA，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。 杂质处于两种状态：中性态和离化态。 当处于离化态时，施主杂质向导带提供 电子成为正电中心；受主杂质向价带提 供空穴成为负电中心。
考试90%
半导体器件
半导体物理学
一．半导体中的电子状态
二．半导体中杂质和缺陷能级
三．半导体中载流子的统计分布
四．半导体的导电性
五．非平衡载流子
六．pn结
七．金属和半导体的接触 八．半导体表面与MIS结构 九．半导体异质结构
半导体器件
半导体概要
半导体物理学刘恩科期末知识点总结
3. 若进一步考虑自旋，根据泡利不相容原理，每个共有化状 态可容纳两个电子，则每个能带能容纳的电子数等于共有 化状态数的2倍
4.电子的共有化运动取决于孤立原子结合成晶体时相似电子 壳层之间的交叠程度
5.实际晶体中的能带与孤立原子能级之间的对应关系更复杂， 即能带不一定同孤立原子的某个能级相对应
共振吸收：
测出B和
有效质量 E-k关系
c
本征激发 、本征半导体
n 电子：Electron，带负电的导电载流子，是价 电子脱离原子束缚 后形成的自由电子，对应于 导带中占据的电子
p 空穴：Hole，带正电的导电载流子，是价电子 脱离原子束缚 后形成的电子空位，对应于价带 中的电子空位
第三章 半导体中载流子的统计分布
一.基本概念 1、状态密度：单位能量间隔的量子态数目。 2、费米能级：它是电子热力学系统的化学势，它标志在
T=0K时电子占据和未占据的状态的分界线。即比费米 能级高的量子态，都没有被电子占据，比费米能级低 的量子态都被电子完全占据。处于热平衡状态的系统 有统一的费米能级。费米能级与温度、半导体材料的 导电类型、杂质的含量有关。
2、受主杂质，受主能级，受主杂质电离能
受主杂质：能够能够接受电子而向价带提供空穴，并形成 负电中心的杂质，称为受主杂质，掺有受主杂质的半导体 叫P型半导体。
受主能级：被受主杂质束缚的空穴的能量状态称为受主能 级EA，受主能级位于离价带低很近的禁带中。 受主杂质电离能：价带顶EV与受主能级EA的能量之差 EA=EV-EA就是受主杂质的电离能。受主杂质未电离时是 中性的，电离后成为负电中心
半导体物理(刘恩科)--详细归纳总结
第一章、 半导体中的电子状态习题1-1、 什么叫本征激发？温度越高，本征激发的载流子越多，为什么？试定性说明之。
1-2、 试定性说明Ge 、Si 的禁带宽度具有负温度系数的原因。
1-3、试指出空穴的主要特征。
1-4、简述Ge 、Si 和GaAS 的能带结构的主要特征。
1-5、某一维晶体的电子能带为[])sin(3.0)cos(1.01)(0ka ka E k E --=其中E 0=3eV ，晶格常数a=5х10-11m 。
求：（1） 能带宽度；（2） 能带底和能带顶的有效质量。
题解：1-1、 解：在一定温度下，价带电子获得足够的能量（≥E g ）被激发到导带成为导电电子的过程就是本征激发。
其结果是在半导体中出现成对的电子-空穴对。
如果温度升高，则禁带宽度变窄，跃迁所需的能量变小，将会有更多的电子被激发到导带中。
1-2、 解：电子的共有化运动导致孤立原子的能级形成能带，即允带和禁带。
温度升高，则电子的共有化运动加剧，导致允带进一步分裂、变宽；允带变宽，则导致允带与允带之间的禁带相对变窄。
反之，温度降低，将导致禁带变宽。
因此，Ge 、Si 的禁带宽度具有负温度系数。
1-3、 解：空穴是未被电子占据的空量子态，被用来描述半满带中的大量电子的集体运动状态，是准粒子。
主要特征如下：A 、荷正电：+q ；B 、空穴浓度表示为p （电子浓度表示为n ）；C 、E P =-E nD 、m P *=-m n *。
1-4、 解：（1） Ge 、Si:a ）Eg (Si ：0K) = 1.21eV ；Eg (Ge ：0K) = 1.170eV ；b ）间接能隙结构c ）禁带宽度E g 随温度增加而减小；（2） GaAs ：a ）E g （300K ）= 1.428eV ，Eg (0K) = 1.522eV ；b ）直接能隙结构；c ）Eg 负温度系数特性： dE g /dT = -3.95×10-4eV/K ；1-5、 解：（1） 由题意得：[][])sin(3)cos(1.0)cos(3)sin(1.002220ka ka E a k d dE ka ka aE dk dE+=-=eVE E E E a kd dE a k E a kd dE a k a k a k ka tg dk dE ooo o 1384.1min max ,01028.2)4349.198sin 34349.198(cos 1.0,4349.198,01028.2)4349.18sin 34349.18(cos 1.0,4349.184349.198,4349.1831,04002222400222121=-=∆<⨯-=+==>⨯=+====∴==--则能带宽度对应能带极大值。
半导体物理(刘恩科第七版)复习重点共47页
半导体物理(刘恩科第七版)复习重点
16、人民应该为法律而战斗，就像为 了城墙 而战斗 一样。 ——赫 拉克利 特 17、人类对于不公正的行为加以指责 ，并非 因为他 们愿意 做出这 种行为 ，而是 惟恐自 己会成 为这种 行为的 牺牲者 。—— 柏拉图 18、制定法律法令，就是为了不让强 者做什 么事都 横行霸 道。— —奥维 德 19、法律是社会的习惯和思想的结晶 。—— 托·伍·威尔逊 20、人们嘴上挂着的法律，其真实含 义是财 富。— —爱献 生
拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
半导体物理学
《半导体物理学》参考书：《半导体物理学》刘恩科1 近十年来考过的名词解释：这些概念都是在复试或者初试被考过的，因此非常重要，不但要理解，还要能够很好地表达出来，可以自己试着说一说简并与非简并半岛体非平衡载流子的寿命热载流子二维电子气重空穴与轻空穴迁移率直接禁带与间接禁带半导体俄歇复合扩散电容复合截面费米能级与准费米能级扩散长度霍耳效应调制掺杂布里渊区本征激发陷阱效应半导体发光欧姆接触半导体超晶格能带齐纳击穿空穴状态密度禁带宽度多能谷散射少子寿命本征吸收Pn结回旋共振钠离子对mos结构的c-v效应压阻效应有效质量散射势垒电容雪崩击穿磁阻效应共有化运动单电子近似施主/ 受主能级冻析效应禁带变窄效应p-n结隧道效应半岛体的缺陷同型/反型异质结Pn结光生伏特效应原理本征半导体替位式杂质和间隙杂质表面复合速度表面势直接复合/间接复合半导体主要散射机构半岛体中的深能级杂质受主杂质/施主杂质空间电荷区接触电势差异质结As掺入si中属于什么类型杂质形成什么类型半导体Pn二极管与肖势垒二极管的异同第一章：半导体中的电子状态1 本章重点看前5节，后三节只需要掌握轻/重空穴的概念，闪锌矿的结构，砷化镓的能带结构，什么是间接带隙半导体的概念2 本章重点掌握能带理论3 本章可能考的知识点1 单电子近似2 什么是共有化运动3 什么是有效质量？为什么要引入有效质量的概念？空穴的意义？（重点）有效质量是指在半经典的理论模型下,粒子在晶体中运动时具有的等效质量.4 表述能带理论能带理论是一种解释金属内部结构的一种理论在固体金属内部构成其晶格结点上的粒子，是金属原子或正离子，由于金属原子的价电子的电离能较低，受外界环境的影响(包括热效应等)，价电子可脱离原子，且不固定在某一离子附近，而可在晶格中自由运动，常称它们为自由电子。
正是这些自由电子将金属原子及离子联系在一起，形成了金属整体。
这种作用力称为金属键。
当然固体金属也可视为等径圆球的金属原子(离子)紧密堆积成晶体。
半导体物理学 刘恩科 第七版共224页文档
41、实际上，我们想要的不是针对犯 罪的法 律，而 是针对 疯狂的 法律。 ——马 克·吐温 42、法律的力量应当跟随着公民，就 像影子 跟随着 身体一 样。— —贝卡 利亚 43、法律和制度必须跟上人类思想进 步。— —杰弗 44、人类受制于法律，法律受制于情 理。— —托·富 勒
45、法律的制定是为了保证每一个人 自由发 挥自己 的才能 ，而不 是为了 束缚他 的才能 。—— 罗伯斯 庇尔
谢谢！
51、 天 下 之 事 常成 于困约 ，而败 于奢靡 。——陆 游 52、 生 命 不 等 于是呼 吸，生 命是活 动。——卢 梭
53、 伟 大 的 事 业，需 要决心 ，能力 ，组织 和责任 感。 ——易 卜 生 54、 唯 书 籍 不 朽。——乔 特
55、 为 中 华 之 崛起而 读书。 ——周 恩来
(完整word版)半导体物理刘恩科考研复习
1.半导体中的电子状态金刚石与共价键（硅锗IV 族）：两套面心立方点阵沿对角线平移1/4 套构而成闪锌矿与混淆键（砷化镓 III-V 族）：拥有离子性，面心立方 +两个不一样原子纤锌矿构造：六方对称构造（ AB 聚积）晶体构造：原子周期性摆列（点阵 +基元）共有化运动：原子构成晶体后，因为电子壳层的交叠，电子不再完整限制在某一个原子上，能够由一个原于转移到相邻的原子上去，电子能够在整个晶体中运动。
能带的形成：构成晶体的大批原子的相同轨道的电子被共有化后，受势场力作用，把同一个能级分裂为互相之间拥有细小差异的极其仔细的能级，这些能级数目巨大，并且聚积在一个必定宽度的能量范围内，能够以为是连续的。
能隙（禁带）的因由：晶体中电子波的布喇格反射－周期性势场的作用。
（界限处布拉格反射形成驻波，电子集聚不一样地区，造成能量差）自由电子与半导体的E-K 图：自由电子模型：半导体模型：导带底： E(k)>E(0)，电子有效质量为正当；价带顶： E(k)<E(0)，电子有效质量为负值；能带越窄，k=0 处的曲率越小，二次微商就小，有效质量就越大。
正负与有效质量正负有关。
空穴：共价键上流失一个电子而出现空地点，以为这个空状态带正电。
波矢为 k 的电子波的布喇格衍射条件：一维状况（布里渊区界限知足布拉格）：第一布里渊区内同意的波矢总数=晶体中的初基晶胞数 N －每个初基晶胞恰巧给每个能带贡献一个独立的 k 值；－直接推行到三维状况考虑到同一能量下电子能够有两个相反的自旋取向，于是每个能带中存在2N 个独立轨道。
－若每个初基晶胞中含有一个一价原子，那么能带可被电子填满一半；－若每个原子能贡献两个价电子，那么能带恰巧填满；初基晶胞中若含有两个一价原子，能带也恰巧填满。
杂质电离：电子离开杂质原子的的约束成为导电电子的过程。
离开约束所需要的能力成为杂质电离能。
杂质能级： 1）替位式杂质（ 3、 5 族元素， 5 族元素开释电子，正电中心，称施主杂质；3 族元素接收电子，负电中心，受主杂质。