半导体物理(微电子器件基础 )知识点总结

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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。

半导体物理归纳总结

半导体物理归纳总结

半导体物理归纳总结半导体物理是研究半导体材料及其在电子器件中的应用特性的学科领域。

在过去几十年里,半导体技术的飞速发展对我们的生活产生了巨大的影响。

本文将对半导体物理的一些重要概念和原理进行归纳总结,帮助读者更好地理解半导体器件的工作原理及其应用。

1. 半导体的基本概念半导体是介于导体和绝缘体之间的一类物质,具有中等电导率。

它的导电性质可以通过控制掺杂和温度来进行调节。

常见的半导体材料有硅和锗,它们的物理性质决定了半导体器件的性能。

2. 半导体材料的能带结构半导体材料的能带结构直接影响其导电性质。

能带是描述电子能量和电子分布的概念。

在半导体中,价带是最高的填满电子的能带,而导带是电子可以自由移动的能带。

半导体的导电性取决于导带和价带之间的能隙大小。

3. 掺杂与载流子掺杂是将某种杂质引入到半导体材料中,以改变半导体的导电特性。

掺杂可以分为施主掺杂和受主掺杂两种。

施主掺杂会引入额外的自由电子,增加半导体的导电性,而受主掺杂引入额外的空穴,减少导电性。

掺杂后产生的自由电子和空穴被称为载流子,它们在半导体中的运动导致了电流的流动。

4. pn结及其特性pn结是由p型半导体和n型半导体相接触形成的结构。

在pn结中,p区富含空穴,n区富含自由电子。

当p区和n区相接触时,会发生空穴和自由电子的复合过程,形成耗尽区。

耗尽区内形成了电场,阻止了进一步的复合。

这种特殊的结构使得pn结具有整流特性,即在正向偏置下电流可以流动,而在反向偏置下电流几乎不流动。

5. 半导体器件的应用半导体器件包括二极管、场效应晶体管、晶体管等,它们在各种电子设备中起着重要作用。

二极管是一种具有单向导电性的器件,广泛应用在电源供电和信号处理中。

场效应晶体管是一种高度可控的电流放大器,常用于放大和开关电路。

晶体管则是一种功率放大器,被广泛应用在音频和无线通讯领域。

总结:半导体物理是一门涉及半导体材料特性和器件应用的重要学科。

通过对半导体的能带结构、掺杂与载流子、pn结特性以及器件应用的介绍,我们对半导体器件的工作原理有了更深入的理解。

半导体器件的基础知识

半导体器件的基础知识

向电压—V(BR)CBO。 当集电极开路时,发射极与基极之间所能承受的最高反
向电压—V(BR)EBO。
精选课件
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1.2 半导体三极管
③ 集电极最大允许耗散功率 PCM 在三极管因温度升高而引起的参数变化不超过允许值时, 集电极所消耗的最大功率称集电极最大允许耗散功率。
三极管应工作在三极 管最大损耗曲线图中的安 全工作区。三极管最大损 耗曲线如图所示。
热击穿:若反向电流增大并超过允许值,会使 PN 结烧 坏,称为热击穿。
结电容:PN 结存在着电容,该电容为 PN 结的结电容。
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1.1 半导体二极管
1.1.3 半导体二极管
1.半导体二极管的结构和符号 利用 PN 结的单向导电性,可以用来制造一种半导体器 件 —— 半导体二极管。 电路符号如图所示。
将两个 NPN 管接入判断 三极管 C 脚和 E 脚的测试电 路,如图所示,万用表显示阻
值小的管子的 值大。
4.判断三极管 ICEO 的大小 以 NPN 型为例,用万用 表测试 C、E 间的阻值,阻值 越大,表示 ICEO 越小。
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1.2 半导体三极管
1.2.6 片状三极管
1.片状三极管的封装 小功率三极管:额定功率在 100 mW ~ 200 mW 的小功率 三极管,一般采用 SOT-23形式封装。如图所示。
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1.2 半导体三极管
由图可见: (1)当 V CE ≥ 1 V 时,特性曲线基本重合。 (2)当 VBE 很小时,IB 等于零,三极管处于截止状态。
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1.2 半导体三极管
(3)当 VBE 大于门槛电压(硅管约 0.5 V,锗管约 0.2 V) 时,IB 逐渐增大,三极管开始导通。

半导体物理考研知识点归纳

半导体物理考研知识点归纳

半导体物理考研知识点归纳半导体物理是研究半导体材料的物理性质及其在电子器件中的应用的学科。

在考研中,半导体物理的知识点主要包括以下几个方面:1. 半导体的基本性质- 半导体材料的分类,包括元素半导体和化合物半导体。

- 半导体的能带结构,包括导带、价带以及禁带的概念。

- 半导体的载流子类型,即电子和空穴。

2. 半导体的掺杂- 掺杂原理,包括n型和p型掺杂。

- 掺杂对半导体电导率的影响。

- 杂质能级和费米能级的移动。

3. 半导体的载流子运动- 载流子的漂移和扩散运动。

- 载流子的迁移率和扩散常数。

- 霍尔效应及其在半导体中的应用。

4. pn结和半导体器件- pn结的形成原理和特性。

- 正向和反向偏置下的pn结特性。

- 金属-半导体接触和肖特基势垒。

5. 半导体的光电效应- 本征吸收和杂质吸收。

- 光生载流子的产生和复合。

- 光电二极管和光电晶体管的工作原理。

6. 半导体的热电效应- 塞贝克效应和皮尔逊效应。

- 热电材料的热电性能。

7. 半导体的量子效应- 量子阱、量子线和量子点的概念。

- 量子效应对半导体器件性能的影响。

8. 半导体的物理量测量技术- 电阻率、载流子浓度和迁移率的测量方法。

- 光致发光和电致发光技术。

9. 半导体器件的制造工艺- 晶体生长技术,如Czochralski法和布里奇曼法。

- 光刻、蚀刻和掺杂工艺。

结束语半导体物理是一门综合性很强的学科,它不仅涉及到材料科学、固体物理,还与电子工程和微电子技术紧密相关。

掌握这些基础知识点对于深入理解半导体器件的工作原理和优化设计至关重要。

希望以上的归纳能够帮助考研学子们更好地复习和掌握半导体物理的相关知识。

半导体物理归纳总结高中

半导体物理归纳总结高中

半导体物理归纳总结高中半导体物理是高中物理中的重要内容之一,是学生们理解电子学和光电子学等深入领域的基础。

本文将对半导体物理的主要概念和原理进行归纳总结,帮助高中学生们更好地理解和应用这一知识。

一、半导体的基本特性半导体是一类电导率介于导体和绝缘体之间的固体材料。

其电导率随温度的变化而变化,体现了其特殊的电学性质。

半导体具有以下几个基本特性:1.1 带隙半导体的带隙是指其原子结构中包含的能带之间的能量差。

带隙越小,半导体中的电子越容易被激发到导带中,电导率越高。

常见的半导体材料如硅、锗等具有较小的带隙,因而被广泛应用。

1.2 频带理论频带理论是解释半导体电导率的重要理论基础。

在这一理论中,半导体的电子结构被描述为能带的形式,其中包含价带和导带。

价带中的电子处于低能态,不易被激发,而导带中的电子具有较高的能量,可以参与导电。

1.3 掺杂掺杂是指在半导体材料中加入少量的杂质,从而改变其电学性质。

掺杂可以使半导体呈现n型或p型的性质,分别对应电子主导的导电和空穴主导的导电。

二、半导体器件半导体器件是基于半导体材料制造的电子元件,广泛应用于各类电子设备中。

常见的半导体器件包括二极管、晶体管和集成电路等。

以下对其中几种常见的器件进行介绍:2.1 二极管二极管是由p型和n型半导体材料构成的器件,其具有单向导电性。

在导通状态下,电流可以从p区域流向n区域,而在反向偏置时,电流几乎无法通过。

二极管广泛应用于电源、信号调理、光电转换等领域。

2.2 晶体管晶体管是一种用于放大、开关、调制等功能的半导体器件,由n-p-n或p-n-p三层结构构成。

晶体管的工作原理基于控制栅极电压来改变集电极和发射极间的电流。

它的小体积、低功耗和高可靠性使其成为现代电子技术中不可或缺的元件。

2.3 集成电路集成电路是将数百万个晶体管和其他电子元件集成在一块芯片上的器件,是现代电子技术的重要组成部分。

集成电路的制造工艺和设计技术不断发展,使其性能和功能大幅提升。

半导体知识点总结高中

半导体知识点总结高中

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。

半导体物理及器件物理基础微电子

半导体物理及器件物理基础微电子
砷化镓为四面体闪锌矿结构,其主要结合也是共价键 ,但在砷化镓中存在微量离子键成分,即Ga+离子与其四 个邻近As-离子或As-离子与其四个邻近Ga+离子间的静电 吸引力。以电子观来看,这表示每对共价键电子存在于As 原子的时间比在Ga原子中稍长。
0, 0, 1 2
1,1,1 222
0, 1 , 1 22
( h kl):代表在x轴上截距为负的平面,如 (1 00) {hkl} : 代 表 相 对 称 的 平 面 群 , 如 在 立 方 对 称 平 面 中 , 可 用 {100}表示(100),(010),(001),(1 00),(0 1 0),(00 1)六个平面。 [hkl]:代表一晶体的方向,如[100]方向定义为垂直于(100)平 面的方向,即表示x轴方向。而[111]则表示垂直于(111)平面的 方向。
能级与能带
能级分裂成能带
首先考虑两个相同原子,当彼此距离很远时,对同一
个主量子数(如n=1)而言,其能级为双重简并(degenerate) ,亦即两个原子具有相同的能量。
但当两个原子接近时,由于
两原子间的交互作用,会使得双重 简并能级一分为二。如有N个原子 形成一个固体,不同原子外层电子 的轨道重叠且交互作用。将造成能 级的移动。当N很大时,将形成一
晶体中心还有一个原子。在体心立方晶格中,每一个原子有八
个最邻近原子。钠(sodium)及钨(tungsten)属于体心立方结构。
z
z
B
C
A D
y
x
x
基本晶体结构
面心立方晶格(face-centered cubic, fcc):除了八个角落的原子外 ,另外还有六个原子在六个面的中心。在此结构中,每个原子
2N3个p状 态

半导体知识点总结大全

半导体知识点总结大全

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。

半导体物理知识点汇总总结

半导体物理知识点汇总总结

半导体物理知识点汇总总结一、半导体物理基本概念半导体是介于导体和绝缘体之间的材料,它具有一些导体和绝缘体的特性。

半导体是由单一、多层、回交或互相稀释的混合晶形的二元、三元或多元化合物所组成。

它的特点是它的电导率介于导体和绝缘体之间,是导体的电导率∗101~1015倍,是绝缘体的电导率÷102~103倍。

半导体材料具有晶体结构,对它取决于结晶度的大小,织排效应特别大。

由于它的电导率数值在半导体晶体内并不等同,所以它是隔离的,具有相当大的飞行束度,并且不容易受到外界的干扰。

二、半导体晶体结构半导体是晶体材料中最均匀最典型的材料之一,半导体的基本结构是一个由原子排成的一种规则有序的晶体结构。

半导体原子是立方体的晶体,具有600个原子的立方体晶体结构,又称之为立方的晶体结构。

半导体晶体结构的代表性六面体晶体结构,是一种由两个或两个以上的六面全部说构成的立方晶体。

半导体晶体的界面都是由两个或两个以上的六面全部说构成的晶体包围构成,是由两个或两个以上的六面全部说构成的立方晶体。

半导体晶体的界面都是由两个或两个以上的六面全部说构成的晶点构成,是由两个或两个以上的六面全部说构成的晶点构成。

三、半导体的能带结构半导体的能带“带”是指其电子是在“带”中运动的,是光电子带,又称作价带,当其中的自由电子都填满时另一种平面,又称导电带,当其中的自由电子并不填满时其另一种平面在有一些能够使电子轻易穿越的东西。

半导体的能带是由两个非常临近的能带组成的,其中价带的最上一层电子不足,而导电带的下一层电子却相当到往动能,这一些动能可能直到加到电子摆脱它自己体原子,变成自由电子,并且在整体晶体里自由活动。

四、半导体的导电机理半导体的导电机理是在外加电压加大时一部分自由电子均可以在各自能带中加速骚扰,从而增加在给导电子处所需要的电压增大并最终触碰到另一种平面上产生电流就可以。

五、半导体的掺杂掺杂是指在纯净半导体中加入某些以外杂质元素的行为。

半导体物理知识点梳理

半导体物理知识点梳理

半导体物理知识点梳理简介半导体物理学是研究半导体材料的电子结构、载流子动力学和半导体器件工作原理的学科。

它是现代微电子工业的基础和前提,包含了多种复杂的物理过程和电子器件设计原理。

在集成电路中,半导体物理学的研究对于我们理解电子器件的工作原理和提高器件性能至关重要。

一、半导体材料的电子结构1. 能带能带是指材料中的能量电子集合,可以被电子占据或空出来。

常见的能带包括价带和导带。

价带中的电子与原子核共享一个价电子对,导带则含有未占据的电子。

导带和价带之间的区域称为禁带,其中没有可用的能级,这使得该区域没有自由电子。

禁带宽度决定了材料的导电性质。

2. 牛顿力学与量子力学经典物理学,如牛顿力学,不能完全描述电子在原子中的行为,因此计算价带和导带的能量需要借助量子力学。

量子力学通过考虑波粒二象性和不确定性原理,说明电子存在于这两个能带中,以及它们的位置和能量。

3. 材料的类型半导体凭借其调谐电子运动的能力而成为电子器件的主要材料之一。

半导体材料通常可以划分为晶体(单晶或多晶)和非晶体,前者由规则排列的原子构成,后者则表现为无序空间结构。

二、载流子动力学1. 载流子类型在材料中,载流子是指负电荷(电子)或正电荷(空穴),它们的运动是电流传导的主要过程。

半导体中的载流子种类包括电子和空穴。

这些载流子的输运以及它们的沟通将直接影响材料的电学行为。

2. 拉曼散射与荷质比拉曼散射是一种通过材料中的声子色散特性筛选其材料类型和结构的方法。

这可以帮助确定载流子的荷质比,荷质比是电荷与带负荷的质量之比。

荷质比是半导体的一个关键参数,它决定了载流子的涵盖区域和速度。

3. 面掺杂多数半导体材料中的电子和空穴浓度是非常低的,这导致了它们的电导率较低。

通过面掺杂,半导体的电导率可以得到提高。

面掺杂涉及向材料表面引入杂质原子,这些原子具有带电性质以及能影响材料电荷载流子浓度的能力。

三、半导体器件工作原理1. 篱截型场效应晶体管篱截型场效应晶体管(MESFET)是一种单极型晶体管器件,它是通过在材料中形成门结构,控制源引线到漏引线通道上电子流的芯片。

半导体物理(微电子器件基础)知识点总结

半导体物理(微电子器件基础)知识点总结

第一章●能带论:单电子近似法争论晶体中电子状态的理论●金刚石构造:两个面心立方按体对角线平移四分之一闪锌矿●纤锌矿:两类原子各自组成的六方排列的双原子层积存而成〔001〕面ABAB 挨次积存●禁带宽度:导带底与价带顶之间的距离脱离共价键所需最低能量●本征激发:价带电子激发成倒带电子的过程●有效质量〔意义〕:概括了半导体内的势场作用,使解决半导体内电子在外力作用下运动规律时,可以不涉及半导体内部势场作用●空穴:价带中空着的状态看成是带正电的粒子●准连续能级:由于N 很大,每个能带的能级根本上可以看成是连续的●重空穴带:有效质量较大的空穴组成的价带●窄禁带半导体:原子序数较高的化合物●导带:电子局部占满的能带,电子可以吸取能量跃迁到未被占据的能级●价带:被价电子占满的满带●满带:电子占满能级●半导体合金:IV 族元素任意比例熔合●能谷:导带微小值●本征半导体:完全不含杂质且无晶格缺陷的纯洁半导体●应变半导体:经过赝晶生长生成的半导体●赝晶生长:晶格失配通过合金层的应变得到补偿或调整,获得无界面失配位错的合金层的生长模式●直接带隙半导体材料就是导带最小值〔导带底〕和满带最大值在k 空间中同一位置●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●允带:允许电子能量存在的能量范围.●同质多象体:一种物质能以两种或两种以上不同的晶体构造存在的现象其次章●替位杂质:杂质原子取代晶格原子而位于晶格点处。

●间隙杂质:杂质原子位于晶格的间隙位置。

●杂质浓度:单位体积中的杂质原子数。

●施主〔N 型〕杂质:释放束缚电子,并成为不行动正电荷中心的杂质。

●受主〔P 型〕杂质:释放束缚空穴,并成为不行动负电荷中心的杂质。

● 杂质电离:束缚电子被释放的过程〔N 〕、束缚空穴被释放的过程〔P 〕。

● 杂质束缚态:杂质未电离时的中性状态。

● 杂质电离能:杂质电离所需的最小能量:● 浅能级杂质:施〔受〕主能级很接近导〔价〕带底〔顶〕。

半导体器件重要知识点总结

半导体器件重要知识点总结

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。

半导体物理学基础知识

半导体物理学基础知识

半导体物理学基础知识半导体是一种固体材料,它的电导率介于导体和绝缘体之间,因而得名。

半导体的特殊性质使得它在电子学、光电子学、计算机科学等众多应用领域具有重要的地位。

本文将介绍半导体物理学的基础知识,包括半导体材料的结构和性质,电子在半导体中的运动和掺杂等方面。

一、半导体材料的结构和性质半导体材料的基本结构由四个元素构成:硅、锗、砷和磷。

这些元素除了硅和锗是单质以外,其余的都是化合物。

半导体材料的晶体结构通常为立方晶体或四面体晶体。

半导体材料的电性质由其晶格结构和掺杂情况决定。

在材料内的原子构成规则的晶格结构中,每个原子都有定位,并与其他原子通过化学键相互链接。

晶格结构可以分为晶格点和间隙两个部分。

如果每个原子都占据晶格点,那么该半导体材料的结构就是类似于钻石的结构,实际上就是一个绝缘体。

但是,如果一些晶格点中有缺陷,或是有一些原子没有在晶格点上占据位置,则可以导致半导体材料成为电导率介于导体和绝缘体之间的半导体。

在半导体材料中,掺杂是一种常用技术,对于改变其电性质尤其有效。

掺杂就是在半导体中加入少量的另一种元素,以改变其电子结构和电导率。

掺杂元素是指半导体材料中所加入的杂质原子。

它们可以分为两类:施主和受主。

施主原子是比半导体材料中的原子更多的元素(例如磷或硼),在它占据晶格点时,它的外层电子一般比材料中的原子多,这些电子比较容易脱离施主原子并移动到其他位置,从而形成了自由电子。

受主原子是原子数比材料中的原子少的元素(例如锑或砷),因此它会在晶体中形成一些空位。

与施主原子不同的是,受主原子会接受电子,从而形成电子空穴。

二、电子在半导体中的运动在半导体中,电子的运动可以由以下几个方面来描述:载流子流动、漂移、扩散、复合效应。

载流子是电子在半导体中运动的基本单元,携带带电粒子的特性。

在半导体中,载流子通常包括自由电子和空穴。

电子的自由运动和空穴的自由运动是载流子流动的两种形式。

载流子流动的基本原理是,施主和受主原子的掺杂,带来了半导体内部电子和空穴的浓度不平衡,因此会发生电场和电流。

半导体物理总结-讲义

半导体物理总结-讲义
过。
击穿
当外加电压过高时,会发生雪崩 击穿,导致电流急剧增加。
双极晶体管
发射极
01
空穴和电子从这里注入到基极。
基极
02
控制空穴和电子的流动,起到放大作用。
集电极
03
收集从基极流过的空穴和电子,形成输出电流。
场效应晶体管
源极
提供电子通道。
漏极
收集电子通道中的电子。
栅极
控制电子通道的开启和关闭。
集成电路
掺杂
通过向半导体中添加杂质元素,可 以改变半导体的载流子浓度,从而 改变其导电性能。
热学性质
01
02
03
热容
热容是描述物质吸收或释 放热量时温度变化的物理 量。
热膨胀
当温度升高时,半导体材 料的体积会膨胀。
热传导
热传导是热量在物质内部 传递的过程。
电学性质
电导率
电导率是描述物质导电能 力的物理量。
半导体物理与其他领域的交叉研究
生物学
将半导体物理与生物学结合,研究生物分子在半导体表面上的吸附、反应和传输过程,为生物传感器 和生物芯片提供技术支持。
医学
利用半导体物理原理和技术,研究医学影像、诊断和治疗技术,提高医学诊断和治疗的准确性和安全 性。
半导体物理在新能源领域的应用
太阳能电池
研究高效、低成本、长寿命的太阳能电 池,利用半导体物理原理提高光电转换 效率。
费米能级
费米能级是描述半导体中电子占据状态的参数,它决定了半导体的导电性能。
能带填充
在半导体中,价带被填满,导带是空的,这决定了半导体的导电性。
载流子类型与浓度
自由电子与空穴
在半导体中,价带中的电子获得 足够的能量后跃迁到导带,形成 自由电子;而在价带中留下一个

半导体物理知识点

半导体物理知识点

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。

半导体物理基础学习知识

半导体物理基础学习知识

半导体物理基础知识一、半导体导电特点电子线路中的要点器件如二极管、三极管、场效应管、集成电路等都是由半导体资料制成的,要解析上述器件的工作原理,必定对半导体资料的导电特点应有所认识。

1、什么是半导体物质如按导电性能分可分为(1)导体:电阻率ρ很小;(2)绝缘体:电阻率ρ很大;(3)半导体:电阻率ρ不大不小, 10-3~109Ω ?cm 。

常有的有:硅( Si)、锗( Ge)、砷化镓( GaAs)等。

2、半导体独到的导电特点(1)受温度( T )的影响大; T ↑→ ρ ↓,热牢固性差,但也可做热敏元件(2)受光照的影响大;(3)混淆对导电性能影响大。

例:室温,纯净的硅,ρ = 2*103Ω?cm ,如掺百万分之一(10-6)的磷( P),纯度还有99.9999%(6 个 9),则ρ = 4*10 -3Ω ?cm 。

二、本征半导体1、什么是本征半导体:纯净的(9 个 9 以上 ) ,晶格整齐无弊端的单晶半导体。

2、本征半导体晶格结构(1)半导体原子结构+4惯性核价电子(2)晶格结构p3 图 1-1-2每个价电子与相邻原子的价电子组成共价键。

经过共价键使所有的原子结合成一个晶体。

+4+4+4价电子共+4+4+4价键+4+4+43、本征激发(1)当 T=0K (绝对零度)时,所有价电子都拘束在共价键中,不能够成为自由电子,晶体相当绝缘体。

(2)当 T>0K 或光照时,部分价电子获得额外能量,摆脱共价键拘束变为自由电子,并在共价键中留下一个缺少负电荷的空位(空穴)。

这过程就叫本征激发。

+4+4+4自由空穴电子+4+4+4+4+4+4(a)本征激发时,自由电子和空穴是成对出现,叫自由电子空穴对;(b)空穴是带正电的,由于原子是电中性的;(c)空穴能够运动:周边共价键中的价电子填补空穴。

(d)温度越高,产生的自由电子空穴对就越多。

4、载流子:能够运动的带电粒子。

半导体中自由电子和空穴都是载流子。

5、复合:自由电子填补空穴。

半导体物理知识点总结

半导体物理知识点总结

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。

半导体物理知识点梳理

半导体物理知识点梳理

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: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第⼆布⾥渊区:-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。

10.简并半导体&⾮简并半导体:若费⽶能级进⼊了导带,说明n 型杂质掺杂浓度很⾼(即ND 很⼤);也说明了导带底附近的量⼦态基本上被电⼦所占据了。

半导体物理知识点梳理

半导体物理知识点梳理

半导体物理知识点梳理1.半导体材料的能带结构:半导体材料的能带结构是理解其物性的基础。

在二维的能带图中,包含导带和价带之间的能隙。

导带中的电子可以自由移动,而价带中的电子需要外加能量才能进入导带。

2.纯半导体和杂质半导体:纯半导体指的是没有杂质掺杂的半导体材料,其导电能力较弱。

而杂质半导体是通过引入适量的杂质原子来改变半导体材料的导电性质,其中掺入的杂质原子被称为施主或受主。

3.载流子输运:半导体中的电导主要是由自由载流子贡献的,包括n型半导体中的电子和p型半导体中的空穴。

当施主杂质掺杂进入p型半导体时,会产生附加的自由电子;相反,当受主杂质掺杂进入n型半导体时,会产生附加的空穴。

这些自由载流子通过材料中的散射、漂移和扩散等方式进行输运。

4. pn结和二极管:pn结是由p型半导体和n型半导体结合而成的电子器件。

在pn结中,发生了空穴从p区向n区的扩散和电子从n区向p区的扩散,导致p区和n区的空间电荷区形成。

当正向偏置时,电流可以通过pn结,而反向偏置时,电流很小。

这种特性使得二极管可以用作整流器件。

5.晶体管:晶体管是一种三层结构的半导体器件,由一个n型区和两个p型区或一个p型区和两个n型区构成。

晶体管可以用作放大器和开关,其工作原理是通过控制基极电流来调节集电极电流。

6.MOSFET:金属-绝缘体-半导体场效应晶体管,即MOSFET,是一种三层结构的半导体器件。

MOSFET具有较高的输入阻抗和较低的功耗,广泛应用于集成电路中。

MOSFET的工作原理是通过调节栅极电压来调节通道中的电荷密度。

7.光电二极管和光电导:光电二极管和光电导是基于光电效应的半导体器件。

光电二极管是将光信号转换为电压信号的器件,而光电导则是将光信号转换为电流信号。

这两种器件在通信和光电探测等领域有广泛的应用。

8.半导体激光器:半导体激光器是一种利用半导体材料的发光原理来产生激光束的器件。

半导体激光器具有体积小、效率高和工作电流低等优势,广泛应用于光通信和光存储等领域。

物理学中的半导体物理知识点

物理学中的半导体物理知识点

物理学中的半导体物理知识点半导体物理学是物理学领域中的一个重要分支,研究半导体材料及其性质与行为。

本文将介绍几个半导体物理学中的知识点,包括半导体的基本概念、载流子行为、PN结及其应用。

一、半导体的基本概念半导体是一种介于导体和绝缘体之间的材料。

它的导电能力介于导体和绝缘体之间,可以通过控制外加电场或温度来改变其电导率。

根据能带理论,半导体材料中存在一个禁带,将价带和导带分开,如果半导体材料的价带被填满,而导带是空的,那么半导体就没有导电能力;当半导体材料的温度升高或者施加电场时,一些电子会跃迁到导带中,形成可以导电的载流子。

二、载流子行为在半导体中,载流子是指能够输送电流的带电粒子,可以分为自由电子和空穴两种类型。

1. 自由电子:自由电子是指在半导体晶格中脱离原子束缚的电子,它具有负电荷。

在纯净的半导体中,自由电子的数量较少。

2. 空穴:空穴是指由于半导体中某个原子缺少一个电子而形成的一个正电荷,可以看作是受激发的价带上的空位。

载流子的行为受到材料的类型和掺杂等因素的影响。

三、PN结及其应用PN结是半导体中最基本的器件之一,由P型半导体和N型半导体的结合构成。

P型半导体中的空穴浓度较高,N型半导体中的自由电子浓度较高,当这两种类型的半导体材料接触时,自由电子和空穴会发生复合,形成一个耗尽区域。

PN结的特性使得它在半导体器件中有着广泛的应用,例如:1. 整流器:利用PN结的单向导电性质,将交流电信号转换为直流电信号。

2. 发光二极管(LED):在PN结中注入电流可以激发电子跃迁,从而产生光线,实现发光效果。

3. 晶体管:晶体管是一种基于PN结的三端口器件,通过调控PN结的导电状态,实现信号放大和开关控制。

PN结的应用广泛且多样化,是现代电子技术中不可或缺的一个元件。

总结:半导体物理学作为物理学中的重要分支,研究的是半导体材料及其性质与行为。

本文介绍了半导体的基本概念,包括能带理论和禁带,以及载流子行为,其中自由电子和空穴是半导体中的两种重要载流子。

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第一章●能带论:单电子近似法研究晶体中电子状态的理论●金刚石结构:两个面心立方按体对角线平移四分之一闪锌矿●纤锌矿:两类原子各自组成的六方排列的双原子层堆积而成(001)面ABAB顺序堆积●禁带宽度:导带底与价带顶之间的距离脱离共价键所需最低能量●本征激发:价带电子激发成倒带电子的过程●有效质量(意义):概括了半导体内的势场作用,使解决半导体内电子在外力作用下运动规律时,可以不涉及半导体内部势场作用●空穴:价带中空着的状态看成是带正电的粒子●准连续能级:由于N很大,每个能带的能级基本上可以看成是连续的●重空穴带:有效质量较大的空穴组成的价带●窄禁带半导体:原子序数较高的化合物●导带:电子部分占满的能带,电子可以吸收能量跃迁到未被占据的能级●价带:被价电子占满的满带●满带:电子占满能级●半导体合金:IV族元素任意比例熔合●能谷:导带极小值●本征半导体:完全不含杂质且无晶格缺陷的纯净半导体●应变半导体:经过赝晶生长生成的半导体●赝晶生长:晶格失配通过合金层的应变得到补偿或调节,获得无界面失配位错的合金层的生长模式●直接带隙半导体材料就是导带最小值(导带底)和满带最大值在k空间中同一位置●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●允带:允许电子能量存在的能量范围.●同质多象体:一种物质能以两种或两种以上不同的晶体结构存在的现象第二章●替位杂质:杂质原子取代晶格原子而位于晶格点处。

●间隙杂质:杂质原子位于晶格的间隙位置。

●杂质浓度:单位体积中的杂质原子数。

●施主(N型)杂质:释放束缚电子,并成为不可动正电荷中心的杂质。

●受主(P型)杂质:释放束缚空穴,并成为不可动负电荷中心的杂质。

● 杂质电离:束缚电子被释放的过程(N )、束缚空穴被释放的过程(P )。

● 杂质束缚态:杂质未电离时的中性状态。

● 杂质电离能:杂质电离所需的最小能量:● 浅能级杂质:施(受)主能级很接近导(价)带底(顶)。

● 深能级杂质:施(受)主能级远离导(价)带底(顶)。

● 杂质补偿:当半导体中同时存在施主杂质和受主杂质时,施主杂质和受主杂质之间的互相抵消作用。

● 多能级杂质:杂质多次电离,每次电离相应一个能级,称为多能级杂质。

● 双性杂质:同种杂质在同一半导体晶格位置上,既可释放电子呈施主● 性,又可接受电子呈受主性。

● 位错:晶体沿某条线原子排列偏离周期排列,包括刃位错和螺位错。

● 等电子杂质:杂质原子替代同族原子。

● 等电子陷阱:等电子杂质形成的带电中心。

第三章● 状态密度:就是在能带中能量E 附近每单位间隔内的量子态数。

● 费米分布:在热平衡状态下,电子按能量大小具有一定的统计分布规律,能量为E的一个量子态被一个电子占据时的概率满足公式f (E )● 费米能级:Ef 为一个类似于积分常数的一个待定常数,称为费米能级,Ef 是系统的化学势。

● 波尔兹曼分布:若E-Ef>>k0T 时,导带电子统计分布从服从费米分布退化为服从玻耳兹曼分布,一个量子态被一个电子占据时的概率满足公式(自己填上)。

● 杂质电离度:已电离的杂质分子占总的杂质分子的百分比。

● 少子、少子浓度:如果在半导体材料中某种载流子占少数,导电中起到次要作用,则称它为少子。

多子浓度是指多子占总的载流子数的百分。

● 多子、多子浓度:半导体材料中某种载流子占大多数,导电中起到主要作用,则称它为多子。

多子浓度是指少子占总的载流子数的百分。

● 热平衡半导体:是指半导体的电子系统有统一的费米能级,电子和空穴的激发与复合达到了动态平衡,其浓度是恒定的,载流子的数量与能量都是平衡的。

● 热平衡判据:● 非简并半导体:载流子遵从经典的波尔兹曼统计分布的半导体就是非简并半导体 ● 饱和区(强电离区):当温度升高至大部分杂质都可以电离时称为强电离,满足这011F E E k T e -=+200in p n =个条件的温度区间称为强电离区。

●简并半导体:发生载流子简并化,载流子遵从费米统计分布的半导体就是简并半导体●强简并:●载流子冻析效应:温度低于100K时,施主杂质只有部分电离,尚有部分载流子被冻析在杂质能级上,对导电没有贡献,这种现象叫做低温载流子的冻析效应。

●杂质能带:由许多杂质原子靠近、电子轨道相互重叠并成键后即组成晶体,则其中的电子状态即由原子中的能级状态转变为能带状态,即杂质能级展宽为杂质能带。

●禁带宽度变窄:当参杂浓度大于3*10^18每立方厘米时,载流子的冻析效应不再明显,杂质的电离能为0,电离率迅速上升至1,。

使得禁带宽度由Eg减小为Eg’,所以重掺杂时禁带宽度变窄,称为禁带变窄效应。

●带尾:杂质能带进入了导带或者价带,并与导带或者价带相连,形成了新的简并能带,使得能带的状态密度发生了变化,简并能带的尾部伸入到禁带中,称为带尾。

●导带电子浓度:半导体导带中单位体积内电子的数量。

●价带空穴浓度:半导体价带中单位体积内空穴的数量。

●本征载流子浓度:是指本征半导体材料中自由电子和自由空穴的平衡浓度●载流子、载流子浓度:载流子是指在半导体中运载电流的带电粒子——电子和空穴,又称自由载流子。

载流子浓度指单位体积的载流子数目第四章●载流子漂移运动:电子在电场力下的运动●散射:载流子在运动过程中与晶格原子或电离的杂质离子的碰撞●散射几率:载流子在单位时间内被散射的次数●电离杂质散射:载流子运动到电离杂质附近受到库仑势场的作用。

●载流子的迁移率:平均速度与电场强度的比值●载流子的平均自由时间:连续两次散射间自由运动的平均时间●载流子的平均自由程:连续两次散射间自由运动的平均路程●长纵声学波散射:长纵声学波原子疏密的变化形成附近势场引起散射●长纵光学波散射:长纵光学波形成极性光学波散射和光学波形变势散射。

●等能谷散射:载流子分布相同的能谷称为等同能谷,在这些等能谷中,电子可以从一个极值散射到附近的极值上称为等能谷散射。

●负微分电导:定义dJ/dE为微分电导,当半导体中电流密度随电场的增加而减小时,微分电导小于零,称为负微分电导。

●耿氏震荡:存在负微分电导的半导体在强场中电流出现震荡现象。

由于载流子分布不均匀,在高阻区形成偶极畴,偶极畴不断产生,长大,漂移和吸收的过程便产生微波震荡。

●第五章小注入:非平衡载流子浓度比平衡多子浓度低得多,比平衡少子浓度高得多。

光注入:用光照使得半导体内部产生非平衡载流子的方法。

少子寿命(寿命):非平衡载流子的平均生存时间。

复合中心:促进复合过程的杂志和缺陷。

复合:导带电子跃迁到价带,使电子-空穴对消失的过程。

直接复合:导带电子直接跃迁到价带与空穴复合间接复合:导带电子和价带空穴通过复合中心复合表面复合:半导体表面复合。

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。

准费米能级: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。

这种非平衡态用电子准费米能级,空穴准费米能级描述稳态:注入不随时间变化。

最有效复合中心:当Et≈Ei(禁带中央附近的深能级杂质),净复合率最大,称为最有效复合中心。

陷阱:具有显著陷阱效应的杂质或缺陷称为有效陷阱。

扩散流密度:载流子扩散方向上,单位时间内通过单位面积的载流子数。

三种复合的区别:①直接复合是辐射复合,所确定的寿命是半导体材料能获得的最大寿命(本征寿命),在窄直接带隙半导体、本征半导体中占支配地位;②间接复合是辐射复合,不仅需要发射光子释放复合能量,还要吸收或发射一个适当的声子满足晶体动量守恒,在间接带隙半导体复合中占支配地位;③俄歇复合是无辐射复合,是三粒子过程,在窄禁带半导体、较高温度工作的半导体、大注入半导体中占支配地位;第六章:突变结:在交界面处,杂质浓度由N A(p型)突变为N D(n型),具有这种杂质分布的pn结。

单边突变结:两边的杂质浓度相差很多。

线性缓变结:杂质分布可以用x=x j处的切线近似表示的pn结。

耗尽层近似:空间电荷密度就等于电离杂质密度。

势垒电容:pn结上外加电压的变化,引起了电子和空穴在势垒区的“存入”和“取出”作用,导致势垒区的空间电荷数量随外加电压而变化,这种电容效应。

扩散电容:由于扩散区的电荷数量随外加电压的变化所产生的电容效应。

雪崩击穿:当反向偏压很大时,载流子获得了很大的动能,能够把价键上的电子碰撞出来,成为导电电子,同时产生一个空穴,如此下去的连锁反应成为载流子的倍增效应,由此大量载流子迅速增大了反向电流,从而发生pn结击穿。

隧道击穿:pn结加反向偏压,势垒区能带发生倾斜,使n区导带底比p区价带顶还低,使p 区价带中大量的电子隧道穿过势垒到达n区导带中去,使反向电流急剧增大。

热击穿:流过pn结的反向电流要引起热损耗,对应于一定的反向电流所消耗的功率也增大,产生大量的热能。

隧道结:由重掺杂的p区和n区形成的pn结通常称为隧道结。

小注入下,载流子在五个区运动情况分析:1.正向偏压:注入电子在中性P区与势垒区交界处堆积,浓度比P区内部高,产生流向P区内部的电子扩散流。

非平衡电子扩散过程中与P区空穴复合,经过几个扩散长度后,全部复合。

注入空穴在中性N区与势垒区交界处堆积,浓度比N区内部高,产生流向N区内部的空穴扩散流。

非平衡空穴扩散过程中与N区电子复合,经过几个扩散长度后,全部复合。

2.反向偏压:势垒区电场强度增加,空间电荷增加,势垒区边界向中性区移动。

势垒区与中性N区交界处空穴被势垒区强电场驱向P区,势垒区与中性N区交界处电子被驱向P区(少子抽取)。

中性P区、中性N区少子与之形成浓度梯度,不断补充被抽取的载流子,构成反向扩散电流。

由于少子浓度低,浓度梯度小,反向电流小。

反向偏压较大时,势垒区交界处少子浓度近似为零,少子浓度梯度不随外加偏压变化,反向扩散电流不随反向电压变化(饱和)。

第七章:半导体功函数:半导体中能量等于费米能级的电子逸出到真空所需最小能量。

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。

接触电势差:当金属和半导体接触时,电子从功函数较小材料逸出到功函数较大材料,接触面附近产生阻止电子继续转移的接触电势差。

表面态:原子周期排列在表面中断,表面存在未饱和共价键(悬挂键),对应的电子量子态(表面态)和表面能级定域在表面。

电子占据时为电中性、无电子时带正电的表面态为施主型表面态。

无电子时为电中性,有电子时带负电的表面态为受主型表面态。

扩散理论:1、表面空间电荷区宽度远大于载流子平均自由程;2、表面空间电荷内载流子全部耗尽;3、均匀掺杂非简并半导体;4、表面势垒高度远大于k0T热电子发射理论近似:1、阻挡层宽度远小于载流子平均自由程;2、半导体进入金属的电子只占半导体总电子很小一部分,半导体内电子浓度与电流密度无关;3、金属中能量高于势垒顶的电子都能到达半导体;4、平衡势垒高度肖特基二极管的特点:1、正向电流由半导体多子注入金属形成,注入电子在金属中不积累,直接漂移流走,高频特性好;2、正向导通电压0.3V左右,比PN结二极管低;3、制作工艺简单;4、制作MS结构后,不能有高于金属-半导体合金温度的工艺;形成金属与半导体欧姆接触:在实际生产中主要是利用隧道效应的原理在半导体上制造欧姆接触。

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