半导体复习资料.docx

一概念
1半导体分类：(1)晶体半导体:元素半导体，化合物半导体；
(2)非晶体半导体
(3)有机半导体
2晶体的定义和分类:(1)由周期排列的原子构成的物体，具有一定熔点的固体，称为晶体。

(2)单晶体，多晶体
单晶体是个凸多面体，围成这个凸多面体的面是光滑的，称为晶面。

由许多小单晶(晶粒)构成的晶体，称为多晶体。

多晶体仅在各晶粒内原子才有序排列，不同晶粒内的原子排列是不同的。

3半导体发展的四大阶段：
第一阶段：现象的观察
第二阶段：理论指导
第三阶段：晶体管诞生
第四阶段：集成电路出现
4固体物质的微观粒子排列：固体物质是由大量的原子、分子或离子按照一定方式排列而成的，这种微观粒子的排列方式称为固体的微结构。

5长程有序：在晶体中尺寸为微米量级的小晶粒内部，原子的排列是有序的。

在晶体内部呈现的这种原子的有序排列，称为长程有序。

6晶体的基本性质：
(1)•周期性(Periodicity )
(2)・对称性(Symmetry )
(3)•各向异性(Anisotropy )
(4)•最小内能性
(5)•晶格振动(Lattice Vibration )
7解理：晶体具有沿某一个或数个晶面发生劈裂的特征，这种特征称为晶体的解理。

解理的晶面，称为解理面。

8原胞：这些平行六面体形状的、代表晶体结构中最小的重复单元，称为固体物理学原胞，简称为原胞。

9品胞：品胞(Unit Cell)能完整反映晶体内部原子或离子在三维空间分布之化学-结构特征的平行六面体单元。

其中既能够保持晶体结构的对称性而体积又最小者特称“单位晶胞”，但亦常简称晶胞。

10原子晶体的特点：a导电性能差；b熔点高；c硬度高；d热膨胀系数小。

11金属晶体的特点：导电性能良好；导热性能良好；不同金属存在接触电势差；延展性能良好。

12晶体的对称元素：对称元素包括对称面(或镜面)、对称中心(或反演中心)、旋转轴和旋转反演轴。

13电子填充遵循的原理与规则：电子在各壳层上的填充，遵循能量最小原理、泡利不相容原理和洪特规则。

14半导体中杂质分类：
第一种、$安对戟流子的jfrlMx
①施主杂质对半导体材科捉供导电了的杂质
②査主汆质刘半导体材料MM共导穴的汆质
C®中性杂庾不促侠载流于
@）双性杂质有貂¥施主杂质. 有旳乂启受主杂质
第二种、烷能级8深；芟:
CD浅船级衆质X
念）深能级杂阳
15陷阱定义：陷阱是俘获一种载流子的能力强、俘获另外一种载流子的能力弱的一种深能级中心，故陷阱具有存一种储载流子的作用。

等电子陷阱是一种杂质原子，即它的价电子数目与晶体母体原子的价电子数目相等，故有“等电子”之称；例如GaAs中的氮原子，它有5 个价电子，这与母体As原子的价电子数目相等，故它形成的深能级屮心是一种陷阱。

16载流子的分布规律：17半导体的散射机构及费米能级的意义：
主要散射机构:电离杂质散射;晶格振动散射;等同能谷间的散射;中性杂质散射; 位错散射;载流子与载流子间的散射
费米能级的意义:当系统处于热平衡状态,也不对外界作功的情况下,系统中增加一个电子所引起系统自由能的变化,等于系统的化学势,也就是等于系统的费米能级。

而处于热平衡状态的系统有统一的化学势,所以处于热平衡状态的电子系统有统一的费米能级。

18非平衡载流子产生的方法及复合时放出能量的方式:
（1）产生非平衡载流子的方法有:
＞光注入:用光照使半导体内部产生非平衡载流子的方法,
称为非平衡载流子的光注入o
＞电注入
＞高能粒子辐照
＞其它能量传递方式
（2）非平衡载流子复合时释放能量的方式有三种:
＞发射光子:伴随着复合,将有发光现象,常称为发光复合或辐射复合;
＞发射声子:载流子将多余的能量传给晶格,加强晶格的振
动;
＞如能量给予共他载流子,增加它们的动能,称为俄歇（Auger）复合。

19金属与半导体接触形成的界面结构:
，金属——半导体接触
由金属和半导体互相接触而形成的结构.简称M・S接触。

，主要的金属与半导体接触类型：
1、单向导电性的整流接触
2、欧姆接触
二思考
1原子间相互作用产生的原因：晶体中粒子的相互作用可分为吸引作用和排斥作用两大类。

其中，吸引作用来源于异性电荷之间的库仑引力，而排斥作用则来自于两个方面：一方面 是同性电荷之间的库仑斥力，另一方面是泡利不相容原理所引起的排斥。

2有效质量的意义性质：
自由电子只受外力作用；半导体中的电子不仅受到外力的作用，同时还受半导体内部势场 的作用
意义：有效质量概括了半导体内部势场的作用，使得研究半导体中电子的运动规律时更为 简便（有效质量可由试验测定）
3改变半导体导电率的方式：（1）杂质浓度的关系；（2）温度变化关系
P106〜108
4各种掺杂时费米能级的位置：
2、热平衡pn 结的费米能级
木小节进一步证朗热平衡状态下pn 结中费米能級处处相等.
热平衡pn 结中不存点外加迫场，但存住白建电场“就电子而TT,这时流过pn 结的总ihflU 流密度J n 应等丁
山栽流子密滾筮引起的电子扩散屯流密度和自建电场产生的屯子漂移史流密度
其中
(6—5)
衣示白建电场引起的能带弯曲。

所以，式（6-4）实为
(6-6)
因为热平衡状态下./n = 0,上式衣明热平衡时
dx
对空穴电流也可得到类似结果，即
(6-8)
功函数的计算：半导体的功函数二真空能级和导带能级的差值（成为电子亲和势）+ 导带能级和费米能级的差值
半导体费米能级主要和载流子浓度有关，与掺杂物质，掺杂量，温度都有关系。

一定温度下半导体的导带能级和费米能级差值是I 古I 定的。

由此差值计算载流子浓 度
半导体的功函二真空能级-费米能级 之和，即
11J
得
(6—1)
(6-2)
(6-3)
将式（6—3）代入式（6-1）并考世到D 尸kTgq,得 (6-4) (6-7)
dn .
dx kT dx dx。