半导体物理第一章@硅锗的每个晶胞含原子数:81//8(顶角)+61//2(面心)+4(体心)=8个1、半导体中电子的状态、共有化运动本征半导体1、半导体中电子的状态:晶体中的的电子是在严格周期性排列的原子间运动。、2、共有化运动:原子组成晶体后,由于电子壳层的交叠,电子不再完全局限在某一个原子上,可以由一个原子转移到相邻原子上去,因而,电子将可以在整个晶体中运动,这种运动称为电子的共有化运动。3、本征半导体:不含杂质和缺陷的半导体。4、本征激发:共价键上的电子激发成为准自由电子,亦即价带电子吸收能量被激发到导带成为导带电子的过程,称为本征激发。5、能带:当N个原子相互靠近组合成晶体时,每个原子都受周围势场的作用,其结果是一个N度简并的能级分裂后N个彼此相近的能级,这N个能级组成一个能带,也称允许带。在相邻的允许带之间可能出现不容许能级存在的能隙,称为禁带。自由电子中电子的能级越高,对应能带越宽。金属导体:价带部分占满半导体:价带占满,受激发后,电子进入导带,形成价带空穴、导带电子绝缘体:价带占满,电子不易受激发。7、能带:包括允带和禁带;允带又分为空带、满带、导带、价带。8、允带:允许电子能量存在的能量范围。9、禁带:不允许电子存在的能量范围。11、空带:不被电子占据的允带。12、满带:允带中的能量状态(能级)均被电子占据。13、导带:电子未占满的允带(有部分电子。)14、价带:被价电子占据的允带(低温下通常被价电子占满)。15、本征半导体:不含杂质且结构非常完整的单晶半导体。16、本征激发:共价键上的电子激发成为准自由电子,亦即价带电???吸收能量被激发到导带成为导带电子的过程,称为本征激发@有效质量的特点(1)决定于材料;(2)mn*只在能带极值附近有意义;(3)mn*可正可负;在能带底部附近,E(k)曲线开口向上,d2E/dk2>0,mn*>0;在能带顶部附近,E(k)曲线开口向下,d2E/dk2漂移运动→多子扩散形成扩散电流2.反偏pn结外电场的方向与内电场方向相同。外电场加强内电场在室温下,少子浓度一定且很低,故IR很小且基本上与外加反压的大小无关,所以称为反向饱和电流。但IR与温度有关。第七章功函数金半接触(阻挡层与反阻挡层)欧姆接触和整流接触(单向导电性)肖特基二极管特性(高速和低通态压降)课后习题:1、实际半导体与理想半导体的区别是:理想半导体是没有任何缺陷的;而实际半导体晶格结构存在着各种形式的缺陷,实际半导体并不是纯净的,实际半导体原子在格点位置附近振动。2、一As掺入Ge为例,说明什么是施主杂质、施主杂质电离过程和N型半导体。As掺入Ge,As四个价电子与四个Ge原子形成共价键后,还剩余一个电子,0()mFmWEE0()sFsWEE当这个电子挣脱束缚称为到点电子在晶格自由运动,这时也多了一个正点中心As正,像As这样能够释放电子而产生导电电子并形成正点中心的称为施主杂质;As的释放电子过程为施主杂质电离过程;主要依靠导带电子导电的半导体称为N型半导体。3、杂质补偿:半导体中存在施主杂质和受主杂质的相互抵消的现象。当ND远大于NA时,为N型半导体;当NA远大于ND时,为P型半导体。1.半导体中载流子扩散系数的大小决定于其中的散射机构。2.半导体晶体中电子做公有化运动,???么电子在晶体各晶胞对应点出现的几率相同。3.在砷化镓中掺入的杂质硅为两性杂质。4.简述热平衡状态下N型硅半导体导带中载流子浓度随温度变化规律。答:低温区杂质电离为主上升,中温区基本保持不变,高温区近似于本征激发。5.简述杂质电离散射机构对载流子运动的影响。答:施主杂质电离带正电、受主杂质电离后带负电,形成库仑势场,破坏了半导体晶体的周期性势场,库仑势场改变了载流子运动方向。6.分析间接复合、陷阱效应的机理。答:共同点:都是杂质能级或者缺陷能级作用。前者促进载流子的复合,后者在杂质或缺陷能级上积累载流子,驰豫时间增加。7.从扩散和漂移运动机理定性分析P-N结空间电荷层形成的过程。答:因浓度差;多子的扩散运动--由杂质离子形成空间电荷区--空间电荷区形成内建电场--内建电??促使少子漂移,内建电场阻止多子扩散--最后多子的扩散和少子的漂移达到动态平衡。8、从扩散和漂移运动机理分析,P-N结空间电荷区形成的过程。首先浓度不均匀使得P(N)型半导体中多子空穴(电子)向N(P)型半导体扩散,形成由N指向P的内部电场。其次,内部电场又使得P(N)型半导体中少子电子(空穴)向N(P)型半导体漂移,最终达到平衡;最后在接触面形成没有载流子的空间电荷区。9、区别本征半导体平衡状态和非平衡状态有何不同在稳定不变的光照下,半导体中电子和空穴浓度也是保持不变的,但为什么说半导体处于非平衡状态平衡状态:半导体仅受热作用,而且温度一定时,其价带和导带