【正文】 磁阻效應作業(yè)：1. 什么是直接半導體？什么是間接半導體？2. 簡述 pn結(jié)的形成，分析 pn結(jié)的平衡能帶結(jié)構(gòu)。該電壓稱為霍爾電壓，可表示為：五、半導體的磁學性質(zhì)對于 P型樣品，可得樣品霍爾系數(shù)與空穴濃度的關(guān)系對于 N型半導體可得霍爾系數(shù)表達式一般請況，總霍爾系數(shù) RH的表達式 :RH=1/e(p?2hn?2e)/(p?h+n?e)霍爾效應五、半導體的磁學性質(zhì)在通電的半導體上置于磁場時，半導體的電阻將發(fā)生變化．這種現(xiàn)象稱為電磁阻效應，也稱為磁阻效應。利用半導體表面效應制作MOS場效應晶體管，在集成電路中具有廣泛應用。p理想 MIS結(jié)構(gòu)指既忽略絕緣層中電荷和界面態(tài)的影響，也不考慮 MIS系統(tǒng)的功函數(shù)差。u而且異質(zhì)結(jié)處能帶結(jié)構(gòu)的突變，使其具有不同于單獨材料的特性，從而發(fā)展廠許多重要的半導體光電器件，如激光器、探測器、高電子遷移率晶體管、雙極晶體管等；u推動了半導體物理的發(fā)展，如 1980年 8月量子霍爾效應的發(fā)現(xiàn)，開拓了半導體物理研究的新領域，展開對異質(zhì)結(jié)中二維電子氣在電場作用下的電荷輸運和在電場、磁場以及溫度場作用下的能量輸運過程的研究．并使低維系統(tǒng)的機理研究深入到了新的層次。肖持基二極管是利用多數(shù)載流于工作的器件，沒有少數(shù)載流子的影響，可以做為快速開關(guān)二極管、微波混頻管和微波變?nèi)荻O管；還可制作其他種類組臺器件；肖待基勢壘的形成還可應用于化各物半導體材料的物理特性的測試等。n一類是半導體摻雜濃度較低的情況，其伏安特性與 pn結(jié)類似，具有單向?qū)щ娦?，這種金屬 半導體接觸稱為肖持基勢壘二極管 (簡稱 SBD)；n另一類是半導體摻雜濃度很高的情況．伏安特性遵從歐姆定律，這種金屬 半導體接觸稱為歐姆接觸。可形成較大的光致反向電流，這正是 pn結(jié) 光生伏待效應 的基本原理。四、半導體的界面特性在正向偏壓 V下，流過 pn結(jié)的電流密度為： pn結(jié)的光生伏特效應216。勢壘高度的物理意義即為電子從 n區(qū)到p區(qū) (或空穴從 p區(qū)到 n區(qū) )必須克服的能量勢壘，其大小為 : Pn結(jié) :平衡 pn結(jié)勢壘eVd=KBTln(NdNa/NcNv)+Eg即：提高禁帶寬度或增加雜質(zhì)濃度的乘積，都使 pn結(jié)勢壘高度增加。pn結(jié)的結(jié)構(gòu)特點使其具有單向?qū)щ娦?，使得各種功能半導體器件得以迅速發(fā)展。突變結(jié)結(jié)面兩邊的摻雜濃度是常數(shù)，但在界面處導電類型發(fā)生突變。216。以光注入為例，設以穩(wěn)定的光均勻照射半導體表面，光只在表面極薄的一層產(chǎn)生非平衡載流子，由于濃度梯度的作用，對于 N型樣品，非平衡的空穴將向材料內(nèi)部擴散，并形成穩(wěn)定的分布，根據(jù)一維的連續(xù)性方程：三、非平衡載流子的產(chǎn)生與復合對非平衡電子的擴散有其中 Ln＝ (Dn?n) 1/2為非平衡電子擴散長度 ,Dn為電子擴散系數(shù) ,?n為電子壽命。 實驗測得表面壽命值低于體內(nèi)壽命值，由于存在表面復合，能使晶體管小注入電流放大系數(shù)下降，反向漏電增大，對晶體管的穩(wěn)定性、可靠性、噪聲都有嚴重影響。間接復合： 導帶電子在躍遷到價帶某一空狀態(tài)之前還要經(jīng)歷某一 (或某些）中間狀態(tài)，稱為間接復合。三、非平衡載流子的產(chǎn)生與復合216。以光注入為例，設一半導體樣品受穩(wěn)定、均勻的光照，非平衡載流子濃度保持恒定值 (?n)o和 (?p)o ，在光照撤去后， ?n將按下述規(guī)律衰減三、非平衡載流子的產(chǎn)生與復合 非平衡載流子壽命是半導體材料最重要的參數(shù)之一，反映了半導體材料的質(zhì)量； 不同的材料壽命不相同，如鍺的壽命約在100~1000?s；硅的壽命約為 50~500 ?s；砷比鎵的壽命僅為 102~103?s或更低。非平衡載流子在數(shù)量上對多子和少子的影響是顯著不同的。在一定溫度下，晶體中雜質(zhì)較少時，電離雜質(zhì)散射影響小，載流子遼移宰數(shù)值平穩(wěn)，而隨著摻雜濃度增加，電離雜質(zhì)散射作用增強，載流子遷移率顯著下降。但是 晶 格散射增強，使遷移率 ?L下降。當同時有幾種散射作用時，總的遷移率 ?與各種遷移率 ?i的關(guān)系為：一般只考慮晶格振動散射和電離雜質(zhì)散射，相應的遷移率用?L和 ?I表示。雜質(zhì)光電導率為： 正是利用半導體的光電導持性，制成光敏電阻，光的探測、度量和其它光電元件。本征光電導效應指光照射半導體時，當光的能量達到禁帶寬度的能量值，價帶的電子躍遷到導帶，材料內(nèi)產(chǎn)生電子 空穴對，這兩種光生載流子都參與導電，使電導率增加。而且當溫度升高時，載流子運動加快，電離雜質(zhì)散射作用越弱。當溫度升高時，品格熱振動加強，散射也隨之加強。只有在晶體的原子排列的周期場受到破壞時，運動的電子才會受到散射。二 .半導體中的電學性質(zhì) 導帶中的電子和價帶中的空穴，在相同的電場作用下，產(chǎn)生漂移運動，但兩者所獲平均漂移速度不同，即電子遷移率 ?e大于空穴遷移率 ?p ，而總導電作用為兩者之和，即總電流密度：其中， Jn、 Jp分別為電子和空穴的電流密度； q為電子電荷量； E為電場強度。 對本征半導體， n=p=ni, 則：二 .半導體中的電學性質(zhì)(1) 載流子的濃度電導率的主要影響因素167。? 電子和空穴漂移方向相反；? 電子和空穴漂移速率一般不同：電子大于空穴；? 半導體的電導率為電子和空穴電導率之和。v 由電中性方程可寫為：(3)雜質(zhì)半導體的熱平衡載流子分布P為價帶上空穴載流子濃度Nd為電離受主濃度n為導帶中電子載流子濃度半導體中的載流子分布非平衡載流子的概念 —— 當半導體受到外界作用時，除了熱平衡載流子以外，還將受到光照、電場等的作用，這些外界條件也將激發(fā)載流子，稱為非平衡載流子。從而求出導帶上的電子載流子濃度。半導體中的載流子分布(2)本征半導體的熱平衡載流子分布對本征半導體而言，導帶上的電子全部來源于價帶上電子向?qū)У谋菊骷ぐl(fā)，因而，導帶上的電子濃度與價帶上的空穴濃度必然相等。 對本征半導體， n=p=ni, 則：二 .半導體中的電學性質(zhì)(1) 載流子的濃度電導率的主要影響因素167。? 電子和空穴漂移方向相反；? 電子和空穴漂移速率一般不同：電子大于空穴；? 半導體的電導率為電子和空穴電導率之和。v 由電中性方程可寫為：(3)雜質(zhì)半導體的熱平衡載流子分布P為價帶上空穴載流子濃度Nd為電離受主濃度n為導帶中電子載流子濃度半導體中的載流子分布非平衡載流子的概念 —— 當半導體受到外界作用時，除了熱平衡載流子以外，還將受到光照、電場等的作用，這些外界條件也將激發(fā)載流子，稱為非平衡載流子。從而求出導帶上的電子載流子濃度。半導體中的載流子分布(2)本征半導體的熱平衡載流子分布對本征半導體而言，導帶上的電子全部來源于價帶上電子向?qū)У谋菊骷ぐl(fā)，因而，導帶上的電子濃度與價帶上的空穴濃度必然相等。Si的 施主摻雜 —— V族 P摻雜?特點 — 多余價電子與 P+的弱庫侖引力形成局域化的弱束縛態(tài)，很容易電離 。利用此待性 GaAs可以制作轉(zhuǎn)移電子器件。例： Ge、 Si和 GaAs導帶結(jié)構(gòu)第三：多能谷半導體可用來制作壓阻器