半導(dǎo)體物理整理new

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1、一名詞解釋Ef：費米能級或費米能量Nc：導(dǎo)帶有效狀態(tài)密度Nv：帶價的有效狀態(tài)密度ni:本征半導(dǎo)體的載流子濃度Ei:本征半導(dǎo)體的費米能級Eg:禁帶寬度ND:施主雜質(zhì)濃度二填空1金剛石結(jié)構(gòu)（1）重要的半導(dǎo)體材料硅和鍺都是金剛石結(jié)構(gòu)。（2）每個原子周圍都有4個最近鄰的原子，組成一個正四面體結(jié)構(gòu)，在這四面體中以SP3雜化軌道形成共價鍵，它們之間具有相同的夾角109°28′。（3）將許多正四面體累積起來，就得到金剛石結(jié)構(gòu)配位數(shù)為4。（4）金剛石型結(jié)構(gòu)的結(jié)晶學(xué)原胞是立方對稱的，這種晶胞可以看做是倆個面心立方沿立方體的空間對角線互相位移了四分之一的空間對

2、角線長度套構(gòu)而成。（5）室溫下，硅每立方厘米體積內(nèi)有5.00×1022個原子，鍺有4.42×1022個原子。2淺能級雜質(zhì)（1）淺能級雜質(zhì)一般是指ⅢⅤ族雜質(zhì)。（2）硅鍺中的ⅢⅤ族雜質(zhì)的電離能很小，所以受主能級很接近于價帶頂，施主能級很接近于導(dǎo)帶底。（3）在室溫下，晶格原子熱振動的能量會傳遞給電子或空穴，可使硅鍺中的ⅢⅤ族雜質(zhì)幾乎全部離化。3深能級雜質(zhì)（1）深能級雜質(zhì)指的是非ⅢⅤ族并能形成潛位式摻雜的雜質(zhì)。（2）非ⅢⅤ族雜質(zhì)在硅鍺的禁帶中產(chǎn)生的施主能級距離導(dǎo)帶底較遠(yuǎn)，它們產(chǎn)生的受主能級距離價帶頂也較遠(yuǎn)，通常稱這種能級為深能級，相應(yīng)的雜質(zhì)稱為深能

3、級雜質(zhì)。（3）這些深能級雜質(zhì)能夠產(chǎn)生多次電離，每一次電離相應(yīng)的有一個能級。因此這些雜質(zhì)在硅鍺的禁帶中往往引入若干個能級。而且，有的雜質(zhì)既能引入施主能級，又能引入受主能級。（4）深能級雜質(zhì)，一般情況下含量極少，而且能級較深，它們對半導(dǎo)體中得導(dǎo)電電子濃度、導(dǎo)電空穴濃度（統(tǒng)稱為載流子濃度）和導(dǎo)電類型的影響沒有淺能級雜質(zhì)顯著，但對于載流子的復(fù)合作用比淺能級雜質(zhì)強，故這些雜質(zhì)也稱為復(fù)合中心。（5）金是一種很典型的復(fù)合中心，再制造高速開關(guān)器件時，常有意的摻入金以提高器件速度。4空穴（1）通常把價帶中空著的狀態(tài)看成帶正電的粒子，稱為空穴，也稱準(zhǔn)粒子。（2

4、）引進(jìn)空穴概念后，就可以把價帶中大量的電子對電流的貢獻(xiàn)用少量的空穴表達(dá)出來。（3）金屬中只有電子一種荷載電流的粒子（稱為載流子）。而半導(dǎo)體中有導(dǎo)帶電子和價帶中的空穴倆種載流子5費米能級（1）Ef稱為費米能級或費米能量，它與溫度、半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電類型、雜質(zhì)的含量、能量零點的選取有關(guān)。（2）Ef是一個很重要的物理參數(shù)，只要確定了Ef的數(shù)值，在一定溫度下，電子在各量子態(tài)上的統(tǒng)計分布就完全可以確定。（1）費米能級的位置比較直觀的標(biāo)志了電子占據(jù)量子態(tài)的情況，通常就說費米能級標(biāo)志了電子填充能級的水平。（2）費米能級Ef是系統(tǒng)的化學(xué)勢，Ef=μ=（δF／

5、δN）T意義是：當(dāng)系統(tǒng)處于熱平衡狀態(tài)，也不對外界做功的情況下，系統(tǒng)中增加一個電子所引起的系統(tǒng)自由能的變化，等于系統(tǒng)的化學(xué)勢，也就是等于系統(tǒng)的費米能級。6準(zhǔn)費米能級（1）當(dāng)半導(dǎo)體的平衡態(tài)遭到破壞而存在非平衡載流子時，可以認(rèn)為，分別就價帶和導(dǎo)帶中得電子講，它們各自基本上處于平衡態(tài)，而導(dǎo)帶和價帶之間處于不平衡狀態(tài)。因而引入費米能級和統(tǒng)計分布函數(shù)對導(dǎo)帶和價帶各自仍然是適用的，可以分別引入導(dǎo)帶的費米能級和價帶的費米能級，它們都是局部的費米能級，稱為“準(zhǔn)費米能級”。（2）導(dǎo)帶和價帶間的不平衡就表現(xiàn)在它們的準(zhǔn)費米能級是不重合的。（3）導(dǎo)帶的準(zhǔn)費米能級也稱

6、電子準(zhǔn)費米能級，用FFn表示。(4)價帶的準(zhǔn)費米能級稱為空穴準(zhǔn)費米能級，用FFp表示。7遷移率8平均漂移速度三簡述1以As摻入Ge中為例，說明什么是施主雜質(zhì)、施主雜質(zhì)電離過程和n型半導(dǎo)體。（1）As是第Ⅴ族雜質(zhì),在Ge中電離時，能夠釋放電子而產(chǎn)生導(dǎo)電電子并形成正電中心。所以稱As為施主雜質(zhì)或n型雜質(zhì)。（2）施主雜質(zhì)電離過程，可以用能帶圖表示，1當(dāng)電子得到能量ΔED（ΔED=EC-ED）后就從施主能級躍遷到導(dǎo)帶稱為導(dǎo)帶電子，所以電子被施主雜質(zhì)束縛時的能量比導(dǎo)帶底EC低ΔED2將被施主雜質(zhì)束縛的電子能量狀態(tài)稱為施主能級，記為ED因為ΔED＜＜E

7、g，所以施主能級位于離導(dǎo)帶底很近的禁帶中。3一般情況下，施主雜質(zhì)是比較少的；雜質(zhì)原子間的相互作用可以忽略，因此某一種雜質(zhì)的施主能級是一些具有相同能量的孤立能級（3）在純凈半導(dǎo)體中摻入施主雜質(zhì)，雜質(zhì)電離以后，導(dǎo)帶中得導(dǎo)帶電子增多，增強了半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力，通常把主要依靠導(dǎo)帶電子導(dǎo)電的半導(dǎo)體稱為電子型或n型半導(dǎo)體。2以Ga摻入Ge中為例，說明什么是受主雜質(zhì)、受主雜質(zhì)電離過程和p型半導(dǎo)體。（1）Ga是第Ⅳ族雜質(zhì),在Ge中電離時，能夠接受電子而產(chǎn)生導(dǎo)電空穴并形成負(fù)電中心。所以稱Ga為受主雜質(zhì)或p型雜質(zhì)。（2）施主雜質(zhì)電離過程，可以用能帶圖表示，1當(dāng)空

8、穴得到能量ΔE（ΔEA=EA-EV）后就從受主能級躍遷到價帶稱為導(dǎo)帶空穴，所以空穴被受主雜質(zhì)束縛時的能量比導(dǎo)帶底EV低ΔEA2將被受主雜質(zhì)束縛的空穴能量狀態(tài)稱為受主能級，記為EA