半導體物理總復習ppt課件-展示頁
2025-05-16 12:40本頁面
【正文】 cm3 iDnN?本 征 區(qū)1 5 310DN cm ??202200 300100?200? 0Si10 最重要的兩種散射機制： 影響遷移率的因素： ?晶格散射：當晶體溫度高于 0K時 ， 晶格原子的熱振動隨溫度增加而增加；在高溫下晶格散射變得顯著 ， 遷移率因此隨著溫度的增加而減少 。 ?溫度進一步上升 ， 達到某一值 ， 此時本征載流子濃度可與施主濃度相比 ，超過此溫度后 ， 半導體便為本征的 。 ?溫度上升 ， 完全電離的情形即可達到（ 即 nn=ND） 。 ?低溫 ， 晶體中熱能不足以電離所有施主雜質 。 費米能級調整以保持電中性 ， 即總負電荷 （ 包括導帶電子和受主離子） 必須等于總正電荷 （ 包括價帶空穴和施主離子 ） 。 ? 熱平衡狀態(tài)半導體的基本公式。 ??????????DCFC NNkTEE ln??????????AVVF NNkTEE ln?????? ?? kT EEnn iFi e x p e x p iFi EEpn kT???? ????8 2inpn ? 熱平衡情況下，無論對于本征還是非本征半導體，該式都成立，稱為質量作用定律。 ?施主濃度越高 ， 費米能級往導帶底部靠近 。 ?非簡并半導體：電子或空穴的濃度分別遠低于導帶或價帶中有效態(tài)密度 ， 即費米能級 EF至少比 EV高 3kT， 或比 EC低 3kT的半導體 。 7 ?非本征半導體：當半導體被摻入雜質時 ， 半導體變成非本征的 ， 而且引入雜質能級 。 本征載流子濃度 ni：本征半導體 ， 導帶中每單位體積的電子數與價帶中每單位體積的空穴數相同 ， 即 n=p=ni， ni稱為本征載流子濃度 ， 本征費米能級 Ei：本征半導體的費米能級 EF。 ?對于能量為 E的能態(tài)被電子占據的概率 ， 可近似為： ?對于能量為 E的能態(tài)被空穴占據的概率 ? ? ? ?e x p 3F FEEF E E E k TkT???? ? ? ?????? ? ? ?1 e x p 3F FEEF E E E k TkT???? ? ? ?????6 導帶的電子濃度為 e x p CFC EEnN kT????? ????其中， NC是導帶中的有效態(tài)密度。 統(tǒng)計力學 ， 費米分布函數表示為 ? ? 11 e x p FFE EEkT? ????????費米能級 EF是電子占有率為 1/2時的能量 。 連續(xù)的熱擾動造成電子從價帶激發(fā)到導帶 ， 同時在價帶留下等量的空穴 。 ?????????價帶 導帶 填滿的價帶 空導帶 部分填滿的導帶 Eg Eg≈9eV 金屬 價帶 導帶 半導體 絕緣體 5 本征半導體：半導體中的雜質遠小于由熱產生的電子空穴 。 因此 ， 電子從價帶頂轉換到導帶最低處時 ， 不僅需要能量轉換 (≥Eg)， 也需要動量轉換 (≥pC)。 因此， 電子從價帶轉換到導帶時 ，不需要動量轉換 。由下列步驟確定： ? 找出平面在三坐標軸上的截距值 r、 s、 t（以晶格常數為單位）； ? 取這三個截距的倒數，并將其化簡成最簡單整數比， ； ? h、 k、 l為互質的整數，以（ hkl）來表示單一平面的密勒指數?？芍谱?MOSFET。 異質結（ 1957）：由兩種不同材料的半導體組成；快速器件、光電器件的關鍵構成。微波器件。 金屬 半導體接觸（ 1874）：整流接觸，歐姆接觸。1 第一章 迄今大約有 60種主要的器件以及 100種與主要器件相關的變異器件。 4種基本半導體器件結構。金半場效應晶體管（ MESFET）：整流接觸，柵極；歐姆接觸，漏極、源極。 pn結：半導體器件的關鍵基礎結構； pnp雙極型晶體管（ 1947）， pnpn結構的可控硅器件。 金屬 氧化物 半導體結構 （ MOS， 1960）： MOS結構，柵極； pn結，漏極、源極。 2 第二章 ? 立方晶系基本的晶體結構 ? 簡單的立方晶格 ? 體心立方晶格 ? 面心立方晶格 ? 金剛石晶格結構（硅、鍺） ? 閃鋅礦晶格結構（ GaAs） ? 密勒指數：界定一晶體中不同平面的方法。 1 1 1: : : :h k lr s t ?3 下圖為砷化鎵的動量 能量關系曲線 ， 其價帶頂與導帶底發(fā)生在相同動量處 （ p=0） 。 直接帶隙半導體： 01234gE價 帶[111] [100]導 帶能量/eV GaAsE ? ＝p動量對 Si、 Ge而言 ， 其動量 能量曲線中價帶頂在 p=0， 導帶最低處則在 p=pC。 間接帶隙半導體： 2?1?01234gE價 帶[111] [100]導 帶能量/eV Sip動量0 pc 4 用能帶理論解釋金屬 、 半導體及絕緣體的電導率之間的巨大差異：電子在最高能帶或最高兩能帶的占有率決定此固體的導電性 。 熱平衡狀態(tài)：在恒溫下的穩(wěn)定狀態(tài)
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