半导体物理学复习提纲(重点)

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

h2 k 2 导带底和价带顶附近的E(k)〜k关系Ek -E0= i

2m n

半导体中电子的平均速_ dE

度v ；

hdk

2

1 - 1 dE

有效质量的公式：* 2 2。

m n h dk

§ 1.4本征半导体的导电机

构“空穴“

---- -

E p；k p k n 空穴的特征：带正电；m p m n；E n

§ 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

§ 2.2川一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

H 71

*/ J

—(-1/2

2m

导带底附近的状态密度：g c(E) 4 V3E E c；

—JT

h

3/2 -) 2m*p1/2

价带顶附近的状态密度：g v(E) 4 V E V E

h 3

§ 3.2费米能级和载流子的______________________________

+ ( —j

”I M?* 1

1

Fermi分布函数：f(E) ；

1exp EEVk o 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

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

统，费米能级E F是系统的化学势；2) E F

可看成量子态是否被电子占据的一个界限。3) E F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

r E E F

=J k°T

Boltzmann 分布函数：fB(E)e

导带底、价带顶载流子浓度表达式：

E c f B(E)g c(E)dE E c n o

3

——（吨

*2

E F E c_ 2m n kT

n o N C e xp N C 2导带底有效状态密度

k o T h3

-—

2

E E F2npk o T

p0 N exp V - 2

1

3价带顶有效状态密度

一k o T 1 _

(

"h-

丘E V氏的适用范载流子浓度的乘积n o p o NcN V exp NcN V exp 围。

k o T k o T

_ 1 厂(E)

半一1 5^

1 exp

2 k o T

1 +—— f A(E)

1 E F E A

§ 33 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：n i n o

1

2

p o(N c N V) exp

2k o T

载流子浓度的乘积n o p o

2

n i;它的适用范围

§ 3.4杂质半导体的载流子浓度

电子占据施主杂质能及的几率是

空穴占据受主能级的几率是

E g

1 exp

.=

o = ______ 1” -r __________

o

■ [f ■ ■

r

-.

N b

1

i

n 。为：n 。

N b

f D (E)

+

1

E D E

F

1

exp

2

k o T

N A

P A 为 P A

INf A (E)

1

E F E

A

1 exp

2

k o T

施主能级上的电子浓度

+

受主能级上的空穴浓度

电离施主浓度n o 为：n o N D 电离受主浓度P A为：P A N A 费米能级随温度及杂质浓度的变化n o P A

§ 3.5 —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;

§ 4.2.载流子的散射.

半导体中载流子在运动过程中会受到散射的根本原因是什么?

主要散射机构有哪些？

电离杂质的散射：P*NT 32

晶格振动的散射: P s

2、简并化条件（n型）:E C E F

则杂质浓度N b较小时就发生简并;

V 接近或大于N 时简并；2）AE小，

0,具体地说：1）ND C D

3）杂质浓度越大，发生简并的温度范围越

宽；4）简并时杂质没有充分电离；5）简并半导体的杂质能级展宽为能带，带隙宽度会减小。

3、杂质能带及杂质带导电。

第四章半导体的导电性

§ 4.1载流子的漂移运动迁移率

欧姆定律的微分形式：J二17E；|

漂移运动；漂移速度V d 迁移率曇，单位m/v s或cm/v s；

不同类型半导体电导率公式: pq p