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正文內(nèi)容

半導(dǎo)體物理學(xué)(第七版)電子工業(yè)出版社劉恩科等編著p(編輯修改稿)

2025-01-16 16:17 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 能量為 E的一個量子態(tài)被一個空穴占據(jù)的概率為 ( )。為什么電子分布在導(dǎo)帶底,空穴分布在價帶頂?82導(dǎo)帶中的電子濃度? 在導(dǎo)帶上的 間有 個電子? 從導(dǎo)帶底到導(dǎo)帶頂對 進(jìn)行積分,得到能帶中的電子總數(shù),除以半導(dǎo)體體積,就得到了導(dǎo)帶中的電子濃度 83導(dǎo)帶中的電子濃度84導(dǎo)帶中的電子濃度? 導(dǎo)帶寬度的典型值一般 , ,所以 ,因此, ,積分上限改為 并不影響結(jié)果。由此可得導(dǎo)帶中電子濃度為85價帶中的空穴濃度? 同理得價帶中的空穴濃度86載流子濃度乘積? 同理得價帶中的空穴濃度? 熱平衡狀態(tài)下的非簡并半導(dǎo)體中,在一定的溫度下,乘積 是一定的,如果電子濃度增大,空穴濃度就會減??;反之亦然87本征半導(dǎo)體載流子濃度? 本征半導(dǎo)體– 無任何雜質(zhì)和缺陷的半導(dǎo)體88本征費米能級89本征載流子濃度(既適用于本征半導(dǎo)體,也適用于非簡并的雜志半導(dǎo)體)90雜質(zhì)半導(dǎo)體載流子濃度? 一個能級能容納自旋方向相反的兩個電子? 雜質(zhì)能級只能是下面兩種情況之一– 被一個有任一自旋方向的電子占據(jù)– 不接受電子91雜質(zhì)半導(dǎo)體載流子濃度? 施主能級上的電子濃度(沒電離的施主濃度)? 受主能級上的電子濃度(沒電離的受主濃度)92雜質(zhì)半導(dǎo)體載流子濃度? 電離施主濃度? 電離受主濃度93n和 p的其他變換公式? 本征半導(dǎo)體時, 94費米能級? 對摻雜半導(dǎo)體,95費米能級? 接近室溫時 EFEi=kTln(ND/ni)96練習(xí)971 半導(dǎo)體中的電子狀態(tài)2 半導(dǎo)體中雜質(zhì)和缺陷能級3 半導(dǎo)體中載流子的統(tǒng)計分布4 半導(dǎo)體的導(dǎo)電性5 非平衡載流子6 pn結(jié)7 金屬和半導(dǎo)體的接觸8 半導(dǎo)體表面與 MIS結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體物理學(xué)98載流子輸運? 半導(dǎo)體中載流子的輸運有三種形式:– 漂移– 擴(kuò)散– 產(chǎn)生和復(fù)合99歐姆定律? 金屬導(dǎo)體外加電壓 ,電流強(qiáng)度為? 電流密度為100歐姆定律? 均勻?qū)w外加電壓 ,電場強(qiáng)度為? 電流密度為? 歐姆定律的微分形式101漂移電流? 漂移運動– 當(dāng)外加電壓時,導(dǎo)體內(nèi)部的自由電子受到電場力的作用而沿電場的反方向作定向運動(定向運動的速度稱為漂移速度)? 電流密度 102漂移速度? 漂移速度 103半導(dǎo)體的電導(dǎo)率和遷移率? 半導(dǎo)體中的導(dǎo)電作用為電子導(dǎo)電和空穴導(dǎo)電的總和 ? 當(dāng)電場強(qiáng)度不大時,滿足 ,故可得半導(dǎo)體中電導(dǎo)率為104半導(dǎo)體的電導(dǎo)率和遷移率? N型半導(dǎo)體? P型半導(dǎo)體? 本征半導(dǎo)體105Question? 導(dǎo)體在外加電場作用下,導(dǎo)體內(nèi)載流子的漂移電流有兩種表達(dá)形式恒定不斷增大106熱運動? 在無電場作用下,載流子永無停息地做著無規(guī)則的、雜亂無章的運動,稱為熱運動? 晶體中的碰撞和散射引起? 凈速度為零,并且凈電流為零? 平均自由時間為107熱運動? 當(dāng)有外電場作用時,載流子既受電場力的作用,同時不斷發(fā)生散射? 載流子在外電場的作用下為 熱運動 和 漂移運動 的疊加,因此電流密度是恒定的108散射的原因? 載流子在半導(dǎo)體內(nèi)發(fā)生撒射的 根本原因 是 周期性勢場遭到破壞? 附加勢場 使得能帶中的電子在不同 狀態(tài)間躍遷,并使得載流子的運動速度及方向均發(fā)生改變,發(fā)生散射行為。109電離雜質(zhì)的散射? 雜質(zhì)電離的帶電離子破壞了雜質(zhì)附近的周期性勢場,它就是使載流子散射的附加勢場? 散射概率 代表單位時間內(nèi)一個載流子受到散射的次數(shù)電離施主散射 電離受主散射110晶格振動的散射? 格波– 形成原子振動的基本波動– 格波波矢 – 對應(yīng)于某一 q值的格波數(shù)目不定,一個晶體中 格波的總數(shù)取決于原胞中所含的原子數(shù)– Si、 Ge半導(dǎo)體的原胞含有兩個原子,對應(yīng)于每一個q就有六個不同的格波,頻率 低 的 三 個格波稱為聲學(xué)波 ,頻率 高 的 三 個為 光學(xué)波– 長聲學(xué)波(聲波)振動 在散射前后電子能量基本不變,稱為 彈性散射 ; 光學(xué)波振動 在散射前后電子能量有較大的改變,稱為 非彈性散射111晶格振動的散射? 聲學(xué)波散射– 在能帶具有單一極值的半導(dǎo)體中起主要散射作用的是長波– 在長聲學(xué)波中,只有縱波在散射中起主要作用,它會引起能帶的波形變化– 聲學(xué)波散射概率? 光學(xué)波散射– 在低溫時不起作用,隨著溫度的升高,光學(xué)波的散射概率迅速增大112練習(xí)載流子的熱運動在半導(dǎo)體內(nèi)會構(gòu)成電流 。( ) 在半導(dǎo)體中,載流子的三種輸運方式為( )、 ( )和( )。 載流子在外電場的作用下是( )和( )兩種運動的疊加,因此電流密度大?。? )。什么是散射 113 與 的關(guān)系? N個電子以速度 沿某方向運動,在 時刻未遭到散射的電子數(shù)為 ,則在 時間內(nèi)被散射的電子數(shù)為因此114 與 的關(guān)系上式的解為則 被散射的電子數(shù)為115 與 的關(guān)系? 在 時間內(nèi)被散射的所有電子的自由時間為 ,這些電子自由時間的總和為 ,則 個電子的平均自由時間可表示為116 、 與 的關(guān)系? 平均漂移速度為117 、 與 的關(guān)系? N型半導(dǎo)體? P型半導(dǎo)體? 本征半導(dǎo)體118 與 及 的關(guān)系? 電離雜質(zhì)散射? 聲學(xué)波散射? 光學(xué)波散射119 與 及 的關(guān)系? 電離雜質(zhì)散射? 聲學(xué)波散射? 光學(xué)波散射120影響遷移率的因素? 與散射有關(guān)– 晶格散射– 電離雜質(zhì)散射121122? N型半導(dǎo)體? P型半導(dǎo)體? 本征半導(dǎo)體電阻率123電阻率與摻雜的關(guān)系? N型半導(dǎo)體? P型半導(dǎo)體124電阻率與溫度的關(guān)系? 本征半導(dǎo)體– 本征半導(dǎo)體電阻率隨溫度增加而單調(diào)地下降? 雜質(zhì)半導(dǎo)體(區(qū)別于金屬)125速度飽和? 在低電場作用下,載流子在半導(dǎo)體中的平均漂移速度 v與外加電場強(qiáng)度 E呈線性關(guān)系;隨著外加電場的不斷增大,兩者呈非線性關(guān)系,并最終平均漂移速度達(dá)到一飽和值,不隨 E變化。– nGe:126耿氏效應(yīng)? 耿氏效應(yīng)– nGaAs外加電場強(qiáng)度超過 時,半導(dǎo)體內(nèi)的電流以 的頻率發(fā)生振蕩127練習(xí)一、判斷在半導(dǎo)體中,原子最外層電子的共有化運動最顯著。
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