【導讀】未定義書簽。未定義書簽。

　　

【正文】 增大而增加。 雜質(zhì)能級上的電子和空穴：一個雜質(zhì)能級最多只能容納一個電子或空穴。 電離施主雜質(zhì)濃度 ]/)e xp[(21 0 TkEENnNnDFDDDD ?????? (39) 23 電離受主雜質(zhì)濃度 ]/)e xp[(21 0 TkEENpNp FA AAAA ?????? (310) n 型半導體的載流子濃度 電中型條件： ??? Dnpn 00 。 雜質(zhì)電離低溫下就不可忽視，室溫下幾乎全電離，達到飽和；本征激發(fā)在室溫下一般都還比較小，但隨溫度升高，迅速增大。 雜質(zhì)電離區(qū)，多子幾乎完全由雜質(zhì)電離提供； 過渡區(qū)：本征激發(fā)不可忽視，數(shù)量級上與雜質(zhì)電離相當； 本征激發(fā)區(qū)，本征激發(fā)產(chǎn)生的載流子至少比雜質(zhì)電離高一個數(shù)量級。 ： ?? Dnn0 ，又以電離程度分為 3 個區(qū)： a. 低溫弱電離區(qū)： 溫度很低，少量施主電離 2l i m,02ln2200DcFTcDDcFEEEKTNNTkEEE??????＋ )2(e x p)2/( 0210 TkENNn DDc ??? (312) b. 中間電離區(qū) 溫度升高， 當 Dc NN ?2 后， FE 降至 之下 。 當溫度升高到 ? ? 2/Dc EE ? ， DF EE ? 時 ,1/3雜質(zhì)電離 ： 溫度升高到大部分雜質(zhì)都電離， DD Nn ?? ,可得 )/ln (0 cDcF NNTkEE ?? (313) 雜質(zhì)全電離時， DNn ?0 ，這時載流子與溫度無關(guān)，載流子濃度保持等于雜質(zhì)濃度的這一溫度范圍稱為飽和區(qū)。 對常用半導體，通常摻雜劑處于 飽和區(qū) 雜質(zhì)達到全電離，存在一個濃度上限，高于此值，雜質(zhì)將不能達到全電離，該值隨溫度升高而增大，隨電 離能增加而減小。令未電離施主占施主雜質(zhì)數(shù)的百分比為：)/(e x p)/2( 0 TkENND DcD ??? ，則 DD NDn ?? 。弱電離， %10??D ；全電離， %10??D 。雜質(zhì)全部電離的 濃度上限 Nmax決定于電離能和溫度， DE? 越高， T越低， Nmax越小。另一方面，雜質(zhì)全部電離的溫度決定于電離能和雜質(zhì)濃度。 DE? 和 DN 越高，該溫度越高。 ： )2/(10 iDiF nNT s hkEE ??? (314) 載流子濃度解聯(lián)立方程： ??? ? ??20000iDnpn Nnp 當 iD nN ?? 時， DiD NnNn 20 ?? (315) Di Nnp 20 ? (316) 當 iD nN ?? 時， iD nNn ?? 2/0 (317) iD nNp ??? 2/0 (318) (311) 24 ： 本征激發(fā)產(chǎn)生的載流子數(shù)遠多于雜質(zhì)電離產(chǎn)生的載流子數(shù)，即Di Nnpn ???? 00 (319) FE 接近禁帶中線處，載流子濃度隨溫度升高而迅速增加；雜質(zhì)濃度越高，本征激發(fā)起作用的溫度越高。 p 型半導體的載流子濃度 A. 低溫電離區(qū) ? ? )2/l n ()2/(2/ 0 vAAvF NNTkEEE ??? )2e x p ()2/( 0210 TkENNp AAv ??? B. 強電離區(qū) )e xp ()2()/l n(000TkENNDNDpNpNNTkEEAvAAAAvAvF????????其中 C. 過渡區(qū) )2/(10 iAiF nNT s hkEE ??? ])41(1[2])41(1[221222021220AiAiAiANnNnnNnNp?????? 相關(guān)閱讀材料及頁碼： 劉恩科《半導體物理學》 P75P88 25 作業(yè)安排： 劉恩科《半導體物理學》；復習相關(guān)內(nèi)容 學院 教師姓名 課程名稱 學分 /學時 課程性質(zhì) 課次 /學時 學年 /學期 物電學院 劉杰 半導體物理學 3/48 專業(yè)必修 7/2 20202017 /2 教學目標： 了解 一般情況下的載流子統(tǒng)計分布 ，掌握 簡并半導體 教學內(nèi)容： 知識點： 一般情況下的載流子統(tǒng)計分布 簡并 半導體 教學實施過程及教學方法 教學過 程及教學方法（結(jié)合 ppt講述法） 一般情況下的載流子統(tǒng)計分布 半導體含有一種施主和一種受主時，電中性條件： ?? ??? AD pnnp 00 ， 采用有效雜質(zhì)濃度ADeff NNN ?? ，可利用前面的單一雜質(zhì)半導體的相應理論 半 導體中含 i種受主和 j 種施主，則電中性條件為： ?? ?? ??? i Aij Dj pnnp 00 。 簡并半導體 （ 1） 重摻雜時， 費米能級接近甚至進入導帶或價帶，此時導帶電子分布要受到泡利不相容原理的限制，電子服從費米分布函數(shù)。 簡并化條件（ N 型）： 簡并弱簡并非簡并020200???????FcFcFcEETkEETkEE 開始發(fā)生強簡并時雜質(zhì)濃度： CCD NTkENN 接近或大于?????? ???????? ???0e xp1 ， 電離能越小，發(fā)生簡并相應的濃度越小。 （ 2） 禁帶變窄效應：重摻雜時，雜質(zhì)電子的共有化運動使 雜質(zhì)能級擴展為雜質(zhì)能帶，該能帶與允帶連接，使禁帶變窄。 相關(guān)閱讀材料及頁碼： 劉恩科《半導體物理學》 P88P104 26 作業(yè)安排： 劉恩科《半導體物理學》，復習相關(guān)內(nèi)容， P102，習題： 1， 2， 4， 7， 9. 學院 教師姓名 課程名稱 學分 /學時 課程性質(zhì) 課次 /學時 學年 /學期 物電學院 劉杰 半導體物理學 3/48 專業(yè)必修 8/2 20202017 /2 教學目標： 根據(jù)熟知的歐姆定律，推導出歐姆定律的微分形式。引入遷移率的概念和定義式，并給出半導體的電導率和遷移率的關(guān) 系。引入散射的概念，描述幾種主要的散射機構(gòu)，并分別說明散射幾率由哪些因素決定 教學內(nèi)容： 知識點： 歐姆定律的微分形式 漂移速度和遷移率，電導率和遷移率 幾種主要的散射機構(gòu)及其決定散射幾率的因素 重點： 電導率、漂移速度、遷移率、散射機 難點：載流子的散射機構(gòu) 教學實施過程及教學方法 教學過程及教學方法（結(jié)合 ppt講述法） 緒：第三章習題處理 歐姆定律 在半導體內(nèi)部，常遇到電流分布不均勻的情況， 熟知的歐姆定律 RVI? (41) 不能說明 半導體內(nèi)部電流的分布情況。 利用 電流密度 J=△ I/△ S,推導出歐姆定律的微分形式 EJ ??? (42) 式中 σ=1/ρ為半導體電導率。 漂移速度和遷移率 載流子在電場力作用下的運動稱為漂移運動，其定向運動的速度稱為漂移速度。因為帶電粒子的定向運動形成電流，所以，對電子而言，電流密度應為 dvqnJ ??? )( (43) 式中 dv? 是電子的平均漂移速度。 對摻雜濃度一定 的半導體，當外加電場恒定時，平均漂移速度應不變，相應的電流密度也恒定；電場增加，電流密度和平均漂移速度也相應增大。即平均漂移速度與電場強度成正比例 27 ?? ? Evd ? (44) ? 遷移率，表征單位場強下電子平均飄移速度，單位為 m2/V s 或 cm2/V s，遷移率一般取正值 Evd??? (45) 由此得到 電導率和遷移率的關(guān)系 ?? nq? (46) 在實際 半導體中， σ=nqμn +pqμp . n 型半導體， np, σ=nqμn 。 p 型半導體， pn, σ= pqμp 。 本征型半導體， n=p=ni ,σ= ni q(μn +μp ) 散射的概念 在電場力作用下的載流子一方面子遭受散射，使載流子速度的方向和大小不斷改變，另一方面，載流子受電場力作用，沿電場方向（空穴）或反電場方向（電子）定向運動。二者作用的結(jié)果是載流子以一定的平均漂移速度做定向運動。 主要的散射機構(gòu) 半導體的主要散射機構(gòu)是電離雜質(zhì)散射和晶格振動散射。 電離雜質(zhì)散射 電離 雜質(zhì)周圍存在庫侖場，運動到其附件的載流子受到庫侖場作用，速度發(fā)生改變，此為電離雜質(zhì)散射。電離雜質(zhì)越多，載流子受到散射的幾率越大，溫度越高，載流子更易掠過電離雜質(zhì)，所以電離雜質(zhì)散射幾率 2/3?? TNP ii (47) 晶格振動散射 晶格中原子都在各自平衡位置附近做微小振動，形成格波。頻率高的格波稱為光學波，頻率低的為聲學波。格波的能量量子為聲子。長縱聲學波原子疏密的變化形成附近勢場引起散射，長縱光學波形成極性光學波散射和光學波形變勢散射。格振動散射主要是以長縱光學波和長 縱聲學波為主。 晶體中的電子與聲子作用，即散射，遵循動量和能量守恒 ??? ??? qhkhkh 39。 (48) ahEE ????39。 (49) ?qh , ah? 分別表示聲子的準動量和能量。長聲學波聲子頻率低，發(fā)生彈性散射，而長光學波散射為非彈性散射。 長縱聲學波散射幾率 2/3TPs ? (410) 長縱光學波散射幾率 ? ?????????????????????????????????TkhfTkhTkhPllls002/102/3 11e x p1)( ??? (411) 其他因素引起的散射有（ 1）等同的能谷間散射（ 2）中性雜質(zhì)散射（ 3）位錯散射 28 （ 4）合金散射（ 5）載流子間的散射（強簡并時顯著） 相關(guān)閱讀材料及頁碼： 29 劉恩科《半導體物理學》 P106P116 作業(yè)安排： 劉恩科《半導體物理學》，復習相關(guān)內(nèi)容 學院 教師姓名 課程名稱 學分 /學時 課程性質(zhì) 課次 /學時 學年 /學期 物電學院 劉杰 半導體物理學 3/48 專業(yè)必修 9/2 20202017 /2 教學目標： 引入平均自 由時間的概念，推導平均自由時間和散射幾率互為倒數(shù)關(guān)系，給出電導率、遷移率與平均自由時間的關(guān)系，并給出遷移率與雜質(zhì)濃度和溫度的關(guān)系。分析不同摻雜濃度下 電阻率與雜質(zhì)濃度的關(guān)系，并以中等摻雜濃度的 Si為例，闡述其電阻率隨溫度的變化規(guī)律 教學內(nèi)容： 知識點： 平均自由時間和散射幾率的關(guān)系 電導率、遷移率與平均自由時間的關(guān)系 遷移率與雜質(zhì)濃度和溫度的關(guān)系 電阻率與雜質(zhì)濃度的關(guān)系 電阻率與溫度的關(guān)系 重點： 遷移率、散射機制、平均自由時間、散射概率 難點：載 流子的散射機構(gòu)；電導率與遷移率的關(guān)系 教學實施過程及教學方法 教學過程及教學方法（結(jié)合 ppt講述法） 1. 平均自由時間和散射幾率的關(guān)系 載流子在電場中作漂移運動時，只有在連續(xù)兩次散射之間的時間稱為自由時間，取極多次而求平均值，則稱之為載流子的平均自由時間，常用 τ表示。平均自由時間數(shù)值上等于散射幾率的倒數(shù)即 τ=1/P 2. 電導率、遷移率與