半導體物理基礎知識-閱讀頁
2025-01-28 12:26本頁面
【正文】 半導體中的載流子在不停地作無規(guī)則的熱運動，沒有固定方向的流動，所以半導體中并不產生電流。 實際的晶體中有雜質原子，缺陷，晶格原子也不停地振動。 由于散射的作用，漂移運動是曲折前進的運動。因此，它反映了載流子運動的快慢程度。同一種半導體材料，溫度升高，遷移率下降，摻雜濃度，缺陷濃度增加，遷移率同樣逐漸下降。電子的有效質量比空穴小，所以電子的遷移率比空穴大。 ，擴散系數(shù)，擴散長度 向半導體中注入非平衡載流子時，注入部分的載流子密度比其它部分高，載流子會由密度大的地方向密度小的地方遷移，這種現(xiàn)象叫做載流子的擴散運動。 非平衡載流子在擴散運動過程中不斷地復合而消失。在連續(xù)注入的條件下，非平衡載流子密度由大到小形成一個穩(wěn)定的分布。 擴散長度可以理解為：非平衡載流子在平均壽命時間內經擴散運動所通過的距離。在 N型半導體中，多數(shù)載流子是電子，電子濃度遠遠超過少數(shù)載流子空穴的濃度，而在 P型半導體中，空穴是多數(shù)載流子，空穴濃度遠遠超過少數(shù)載流子電子的濃度，如圖 。由于這個薄層失去了一些電子，在 N區(qū)就形成帶正電荷的區(qū)域。由于這個薄層失去了一空穴，在 P區(qū)就形成了帶負電荷的區(qū)域。如圖 。電場的方向是由 N型區(qū)域指向 P型區(qū)域，這個由于載流子濃度不均勻而引起擴散運動后形成的電場稱為自建電場。自建電場將N區(qū)向 P區(qū)擴散的電子接回到 N區(qū)，把 P區(qū)向 N區(qū)擴散的空穴接回到 P區(qū)，由此可見，在空間電荷區(qū)內，自建電場引起電子和空穴的漂移運動方向與它們各自的擴散運動方向正好 相反?？臻g電荷的數(shù)量不斷增強自建電場也越來越強，直到載流子的漂移運動和擴散運動相抵消時（即大小相等，方向相反），這時， N型區(qū)域內的電子和 P型區(qū)域的空穴不再減少，空間電荷區(qū)也不再加厚，達到了動態(tài)平衡。 PN結時許多半導體組件的核心， PN結的性質集中反映了半導體導電性能的特點，如：存在兩種載流子，載流子有漂移擴散和產生，復合等基本運動的形成。 PN結 PN結的整流現(xiàn)象 當 PN結正向連接時，即 P型半導體區(qū)域接到電池的正極，N型半導體區(qū)域接到電池的負端。 P區(qū)的空穴和 N區(qū)的電子再這個外加的電場的吸引下不斷地流過交界處，使它的電阻大大降低電流很容易通過。 當 PN結反向連接時， P區(qū)接電池負端， N區(qū)接電池正端，PN結呈現(xiàn)很大的電阻，通過 PN結中的電流很小。阻擋層變厚，加強了電場阻止電子和空穴流通的作用，電阻大大增強，電流很難流過。 物理量 單位 數(shù)據(jù) 原子序 14 禁帶寬度 電子伏 0K 原子量 300K 晶格結構 金剛石 電子遷移率 厘米 2/伏秒 1350 化學鍵 共價鍵 空穴遷移率 厘米 2/伏秒 480 密度 g/cm3 電子擴散系數(shù) 厘米 2/伏秒 硬度 莫氏 空穴擴散系數(shù) 厘米 2/伏秒 1213 熔點 ℃ 1420 本征電阻率 歐姆厘米 *105 熱導率 u/㎝ ??? 4 2 S i C l C 1 2 00 2 C lSi22 C 2 H2S i O 10 50 OSi ?? ? 硅不溶于 HCl,H2SO4,HNO3以及王水（ 3HCL+1HNO3），硅與 HF可以發(fā)生反應，但反應速度比較緩慢。使硅表面生成一層 SiO2， 另一方面利用 HF的絡合作用， HF酸能與 SiO2反應生成可溶性的六氟硅酸絡合物 H2[SiF6]。 硅能與 Cu+2,Pb+2,Ag+,Hg+2等金屬離子發(fā)生置換反應。硅和這些金屬的量可在一定范圍內變化。 ????? 2322 2HS i ONaOH2 N a O HSi ：熱探針法： 導電類型是指半導體中多數(shù)載流子的類型。 如果半導體是 N型的，多數(shù)載流子為電子，擴散的結果使熱接觸點比冷接觸點缺少電子，而冷接觸點有過多電子，即熱接觸點比冷接觸點有較高的正電勢。因此，在冷探針處有較高的正電勢。 ：直流四探針法： 測量原理如圖 161所示： 用四根探針等距離沿一直線與被測樣品壓觸，從外側一對探針通以恒定的直流電流，由中間兩根探針測量該電流所產生的電位差。 電位差計 硅單晶 1 2 3 4 圖 161 高頻光電導衰退法測量少數(shù)載流子壽命 測量裝置如圖 在光激發(fā)下，樣品電導發(fā)生變化，這時流過樣品的電流也隨著發(fā)生變化。取樣電阻兩端的電壓就反映了流過樣品電流的變化，而得到光電導衰退曲線。典型的特征光圖見圖 。 在一定的濃度和溫度的 NaOH溶液中，損傷層表面腐蝕速率較快，隨著剝離量的增加，損傷程度減輕。利用這一性質，可以測定損傷
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