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《半導(dǎo)體物理重點(diǎn)new》由會員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、半導(dǎo)體重點(diǎn)第一章1.能帶論:用單電子近似的方法研究晶體中電子狀態(tài)的理論成為能帶論。2.單電子近似:即假設(shè)每個(gè)電子是在周期性排列且固定不動的原子核勢場及其它電子的平均勢場中運(yùn)動的。3.金屬中,由于組成金屬的原子中的價(jià)電子占據(jù)的能帶是部分占滿的,所以金屬是良好的導(dǎo)體。半導(dǎo)體中,如圖所示,下面是被價(jià)電子占滿的滿帶,亦稱價(jià)帶,中間為禁帶,上面是空帶,當(dāng)溫度升高,或者有光照的時(shí)候,滿帶中有少量電子可能被激發(fā)到上面的空帶中去,此時(shí)半導(dǎo)體就能導(dǎo)電了。在半導(dǎo)體中導(dǎo)帶的電子和價(jià)帶的空穴均參與導(dǎo)電,金屬中只有電子導(dǎo)電。4.電子公有化運(yùn)動:當(dāng)原子相互接近形成晶體是,不同原子的相似殼層之間就有了一定程度
2、的交疊,電子不再完全局限在一個(gè)原子上,可以由一個(gè)原子轉(zhuǎn)移到相鄰的原子上去,因而,電子可以在整個(gè)晶體中運(yùn)動,這種運(yùn)動就稱為電子的共有化運(yùn)動。第二章1.施主雜質(zhì):在Si,Ge中電離是能夠施放電子而產(chǎn)生導(dǎo)電電子,并形成正電中心的雜質(zhì)。常見V族雜質(zhì)有:P,As,Sb2.受主雜質(zhì):在Si,Ge中電離是能夠接收電子而產(chǎn)生導(dǎo)電空穴并形成負(fù)電中心的雜質(zhì)。常見的III族雜質(zhì):B,Al,Ga,In3.深能級:非III,V族雜質(zhì)在Si,Ge的禁帶中產(chǎn)生的施主能級距導(dǎo)帶底較遠(yuǎn),產(chǎn)生的受主能級距價(jià)帶頂也較遠(yuǎn),通常稱這種能級為深能級,相應(yīng)的雜質(zhì)為深能級雜質(zhì)。作用:這些深能級雜質(zhì)能夠產(chǎn)生多次電離,每一次電離相
3、應(yīng)的有一個(gè)能級。因此這些雜質(zhì)在Si,Ge的禁帶中往往引入若干個(gè)能級,而且有的雜質(zhì)既能產(chǎn)生施主能級,又能產(chǎn)生受主能級。對于載流子的復(fù)合作用比前能級雜質(zhì)強(qiáng),Au是一種很典型的復(fù)合中心,在制造高速開關(guān)器件是,常有意摻入Au以提高器件的速度。4.補(bǔ)償作用:在半導(dǎo)體中,施主和受主雜質(zhì)之間的相互抵消的作用稱為雜質(zhì)的補(bǔ)償。(1)當(dāng)N>>N:為n型半導(dǎo)體,(2)當(dāng)N>>N:為P型半導(dǎo)體,(3)N>>N時(shí),施主電子剛好填充受主能級,雖然雜質(zhì)很多,但不能向?qū)Ш蛢r(jià)帶提供電子和空穴,這種現(xiàn)象稱為雜質(zhì)的高度補(bǔ)償。利用雜質(zhì)的補(bǔ)償作用,可以根據(jù)需要用擴(kuò)散或者離子注入方法來改變半導(dǎo)體中某一區(qū)域的導(dǎo)電類型,以制
4、成各種器件。半導(dǎo)體中凈雜質(zhì)濃度稱為有效雜質(zhì)濃度。N–N為有效施主能讀,N–N為有效受主濃度。第三章1.熱平衡狀態(tài):在一定溫度下,載流子的產(chǎn)生與復(fù)合將建立起動態(tài)平衡,稱為熱平衡狀態(tài)。這時(shí),半導(dǎo)體中的導(dǎo)電電子濃度和空穴濃度都保持一個(gè)穩(wěn)定的數(shù)值,這種處于熱平衡狀態(tài)下的導(dǎo)電電子和空穴稱為熱平衡載流子。2.狀態(tài)密度:假定在能帶中能量E到E+dE之間無限小的能量間隔內(nèi)有dZ個(gè)量子態(tài),則狀態(tài)密度,它就是在能帶中能量E附近每單位能量間隔內(nèi)的量子態(tài)數(shù)。3.簡述計(jì)算狀態(tài)密度的步驟:首先算出單位k空間中的量子態(tài)數(shù),及k空間中的狀態(tài)密度;然后算出k空間中與能量E到E+dE間的所對應(yīng)的k空間的體積,并和k
5、空間中的狀態(tài)密度相乘,從而求得在能量E到E+dE間的量子態(tài)數(shù)dZ;最后,根據(jù)求得狀態(tài)密度。4.推導(dǎo)導(dǎo)帶底附近的狀態(tài)密度表達(dá)式:5.推導(dǎo)價(jià)帶頂附近的狀態(tài)密度表達(dá)式:6.費(fèi)米能級定義:對于能量為E的一個(gè)量子態(tài)被一個(gè)電子占據(jù)的幾率為稱為費(fèi)米能級分布函數(shù),稱為費(fèi)米能級,應(yīng)用于簡并狀態(tài),當(dāng)時(shí),有應(yīng)用于非簡并狀態(tài)。7.導(dǎo)帶中電子濃度的表達(dá)式:價(jià)帶中空穴濃度的表達(dá)式:8.電中性條件:本征激發(fā)下的電中性條件為。隨著溫度的升高,本征載流子迅速增加,禁帶寬度越大,半導(dǎo)體器件的極限工作溫度越大,本征載流子濃度相對越低。雜質(zhì)電中性條件:9.根據(jù)n型硅中電子濃度與溫度關(guān)系圖解釋,低溫弱電離區(qū),中間電離區(qū),
6、強(qiáng)電離區(qū),過渡區(qū),高溫本征激發(fā)區(qū)。如圖所示,在低溫時(shí),電子濃度隨溫度的升高而增加。溫度升到100K時(shí),雜質(zhì)全部電離,溫度高于500K后,本征激發(fā)開始起主要作用。所以溫度在100K到500K間雜質(zhì)全部電離,載流子濃度基本上就是雜質(zhì)濃度。10.從載流子濃度乘積中可以得出哪些結(jié)論:電子和空穴的濃度乘積與費(fèi)米能級無關(guān),對一定的半導(dǎo)體材料,乘積只決定于溫度T,與所含雜質(zhì)無關(guān)。而在一定溫度下,對不同的半導(dǎo)體材料,因盡帶寬度不同,乘積也不同。這個(gè)關(guān)系式不論是本征半導(dǎo)體還是雜質(zhì)半導(dǎo)體,只要是熱平衡狀態(tài)下的非簡并半導(dǎo)體,都適用,且對一定的半導(dǎo)體材料,在一定溫度下,乘積是一定的。11.區(qū)分簡并化和非
7、簡并化的標(biāo)準(zhǔn)是什么:發(fā)生載流子兼并化的半導(dǎo)體稱為簡并半導(dǎo)體,必須用費(fèi)米分布函數(shù)來分析導(dǎo)帶中的電子及價(jià)帶中的空穴的統(tǒng)計(jì)分布問題,這種情況稱為載流子的簡并化。條件是:第四章1.歐姆定律的微分形式:2.漂移運(yùn)動:電子在電場力作用下的運(yùn)動叫漂移運(yùn)動。漂移速度:它們定向運(yùn)動的速度稱為漂移速度。3.遷移率:電流密度與遷移率間的關(guān)系:電導(dǎo)率與遷移率的關(guān)系式4.散射:載流子在半導(dǎo)體中運(yùn)動是,便會不斷地與熱震動著的晶格原子或電離了的雜質(zhì)離子發(fā)生作用,或者說碰撞,碰撞后載流子的大小和方向就發(fā)生改變,