半導(dǎo)體物理總復(fù)習(xí)ppt課件-在線瀏覽
2025-06-24 12:40本頁面
【正文】 ， 且并無任何外來干擾 （如照光 、 壓力或電場(chǎng) ） 。 此狀態(tài)下 ， 載流子 （導(dǎo)帶電子和價(jià)帶空穴 ） 濃度不變 。 F(E)在費(fèi)米能量 EF附近呈對(duì)稱分布 。 同理 ， 價(jià)帶中的空穴濃度為 ?????? ??? kT EENp VFV e x p其中， NV是價(jià)帶中的有效態(tài)密度。 室溫下 ， 本征半導(dǎo)體的費(fèi)米能級(jí) Ei相當(dāng)靠近禁帶的中央 。 ?施主 、 受主 、 雜質(zhì)能級(jí) 、 n型半導(dǎo)體 、 p型半導(dǎo)體 、 多子 、 少子概念 ， 以及施主 、 受主的實(shí)例 ， 載流子 （ 電子 、 空穴 ） 。 ?室溫下 ， 完全電離 ， 非本征半導(dǎo)體中多子濃度為雜質(zhì)濃度 。 受主濃度越高 ，費(fèi)米能級(jí)往價(jià)帶頂端靠近近 。 ? 只要滿足近似條件（ ECEF3kT或 EFEV3kT），下式即可成立 ? 只要滿足近似條件， np的乘積為本征載流子濃度（和材料性質(zhì)有關(guān)，與摻雜無關(guān)）的平方。 e x p CFC EEnN kT????? ???? ，e x p FVV EEpN kT????? ???? 2inp n?若施主與受主同時(shí)存在 ， 則由較高濃度的雜質(zhì)決定半導(dǎo)體傳導(dǎo)類型 。 ? ? ADnAD NNnnNN ??? 濃度：電子型半導(dǎo)體，多子時(shí)，當(dāng)? ? DApDA NNppNN ??? 濃度：空穴型半導(dǎo)體，多子時(shí)，當(dāng)一般凈雜質(zhì)濃度 |ND－ NA|比本征載流子濃度 ni大 ， 因此 9 下圖顯示施主濃度 ND為1015cm3時(shí)，硅的電子濃度對(duì)溫度的函數(shù)關(guān)系圖。 有些電子被凍結(jié)在施主能級(jí) ，因此電子濃度小于施主濃度 。 ?溫度繼續(xù)上升 ， 電子濃度基本上在一段長(zhǎng)的溫度范圍內(nèi)維持定值 ， 此為非本征區(qū) 。 ?半導(dǎo)體變成本征時(shí)的溫度由雜質(zhì)濃度及禁帶寬度值決定 。 ?雜質(zhì)散射：是一個(gè)帶電載流子經(jīng)過一個(gè)電離雜質(zhì)所引起的 。 181。 ? ?散射機(jī)制 平均自由時(shí)間 遷移率 第三章 漂移運(yùn)動(dòng)：小電場(chǎng) E施加于半導(dǎo)體，每一個(gè)電子上受到 qE的作用力，且在各次碰撞之間，沿著電場(chǎng)的反向被加速。 11 1nqn? ??n型半導(dǎo)體 p型半導(dǎo)體 1 .pqp? ??電導(dǎo)率 1???愛因斯坦關(guān)系式 ??nnkTD q當(dāng)濃度梯度與電場(chǎng)同時(shí)存在時(shí) ， 總電流密度即為漂移及擴(kuò)散成分的總和 ， 因此總傳導(dǎo)電流密度為 ?????? ???????? ???? dxdpqDpEqdxdnqDnEqJJJ ppnnpnc o n d ??適用：低電場(chǎng)狀態(tài) 。 12 ?在熱平衡下 ， pn=ni2。 0nnpppU???凈復(fù)合率 俄歇復(fù)合：電子 空穴對(duì)復(fù)合所釋放出的能量及動(dòng)量轉(zhuǎn)換至第三個(gè)粒子而發(fā)生的 ， 此第三個(gè)粒子可能為電子或空穴 。 電子親和力 qχ為半導(dǎo)體中導(dǎo)帶邊緣與真空能級(jí)間的能量差；功函數(shù)q?s為半導(dǎo)體中費(fèi)米能級(jí)與真空能級(jí)間的能量差 。 連續(xù)性方程是描述半導(dǎo)體物質(zhì)內(nèi)當(dāng)漂移、擴(kuò)散及復(fù)合同時(shí)發(fā)生時(shí)的總和效應(yīng)的方程式 。 ?整流性：只容許電流流經(jīng)單一方向。 ?費(fèi)米能級(jí)在 p型材料中接近價(jià)帶邊緣 ， 在 n型中則接近導(dǎo)帶邊緣 。 (a) 形成結(jié)前均勻摻雜 p 型和 n 型半導(dǎo)體 （ b ） 熱平衡時(shí)，在耗盡區(qū)的電場(chǎng)及 p n 結(jié)能帶圖圖 3 .4p nCEFEVECEFEVECEFEVECEFEVEEp n漂移擴(kuò)散擴(kuò)散漂移形成結(jié)前均勻摻雜 型和 型半導(dǎo)體 （ ） 熱平衡時(shí)，在耗盡區(qū)的電場(chǎng)及 結(jié)能帶圖圖漂移擴(kuò)散擴(kuò)散漂移漂移擴(kuò)散擴(kuò)散漂移14 p型和 n型半導(dǎo)體結(jié)合 ?空穴離開 p側(cè) ， 結(jié)附近部分受主離子 NA未能夠受到補(bǔ)償 ， 因受主被固定在半導(dǎo)體晶格 。 ?負(fù)空間電荷在接近結(jié) p側(cè)形成 ，正空間電荷在接近結(jié) n側(cè)形成 。 (a) 形成結(jié)前均勻摻雜 p 型和 n 型半導(dǎo)體 （ b ） 熱平衡時(shí)，在耗盡區(qū)的電場(chǎng)及 p n 結(jié)能帶圖圖 3 .4p nCEFEVECEFEVECEFEVECEFEVEEp n漂移擴(kuò)散擴(kuò)散漂移形成結(jié)前均勻摻雜 型和 型半導(dǎo)體 （ ） 熱平衡時(shí)，在耗盡區(qū)的電場(chǎng)及 結(jié)能帶圖圖漂移擴(kuò)散擴(kuò)散漂移漂移擴(kuò)散擴(kuò)散漂移熱平衡時(shí) ， 整個(gè)樣品上的費(fèi)米能級(jí)是常數(shù) （ 亦即與 x無關(guān) ） 。 從 p端到 n端其對(duì)應(yīng)的電勢(shì)能差是 qVbi。 跨過結(jié)的總靜電勢(shì)減少 VF， 即 VbiVF。 在 n端加上相對(duì)于 p端的電壓 VR， pn結(jié)反偏 ， 總靜電勢(shì)增加 VR，即 Vbi+VR。 反偏 ， 耗盡層勢(shì)壘電容為主要結(jié)電容 。 16 pn結(jié)理想電流 電壓特性的假設(shè)： ① 耗盡區(qū)為突變邊界 ， 且假設(shè)在邊界之外 ， 半導(dǎo)體為電中性 。 ③ 小注入情況 ， 亦即注入的少子濃度遠(yuǎn)小于多子濃度 ， 即在中性區(qū)邊界上 ， 多子濃度因加上偏壓而改變的量可忽略 。 為 n區(qū)空穴 （ 少子 ） 的擴(kuò)散長(zhǎng)度 。 理想二極管方程式為： e x p 1s qVJJ kT??????????????
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