半导体物理知识点梳理.doc
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- 半导体 物理 知识点 梳理
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1、半导体物理考点归纳一1.金刚石1) 结构特点:a. 由同类原子组成的复式晶格.其复式晶格是由两个面心立方的子晶格彼此沿其空间对角线位移 1/4 的长度形成b. 属面心晶系,具立方对称性,共价键结合四面体。c. 配位数为 4,较低,较稳定.(配位数:最近邻原子数)d. 一个晶体学晶胞内有 4+81/8+61/2=8 个原子。2) 代表性半导体:IV 族的 C,Si,Ge 等元素半导体大多属于这种结构。2.闪锌矿1) 结构特点:a. 共价性占优势,立方对称性;b. 晶胞结构类似于金刚石结构,但为双原子复式晶格;c. 属共价键晶体,但有不同的离子性.2) 代表性半导体:GaAs 等三五族元素化合物均
2、属于此种结构。3.电子共有化运动:原子结合为晶体时,轨道交叠。外层轨道交叠程度较大,电子可从一个原子运动到另一原子中,因而电子可在整个晶体中运动,称为电子的共有化运动。4.布洛赫波:晶体中电子运动的基本方程为:jk(x) = uk(x)ei2pkx,K 为波矢,uk(x)为一个与晶格同周期的周期性函数, u5.布里渊区:k(x) = uk(x + na)禁带出现在 k=n/2a 处,即在布里渊区边界上;允带出现在以下几个区: 第一布里渊区:1/2ak1/2a (简约布里渊区)第二布里渊区:-1/ak-1/2a,1/2ak1/aE(k)也是 k 的周期函数,周期为 1/a,即 E(k)=E(k+
3、n/a),能带愈宽,共有化运动就更强烈.6.施主杂质:V 族杂质在硅,锗中电离时,能够释放电子而产生导电电子并形成正电中心,称它们 为施主杂质或 n 型杂质7.施主能级:将施主杂质束缚的电子的能量状态称为施主能级,记为 ED.施主能级离导带很近。8.受主杂质:III 族杂质在硅,锗中能够接受电子而产生导电空穴,并形成负电中心,称它们为受主杂质或 P 型杂质。9.受主能级:把被受主杂质所束缚的空穴的能量状态称为受主能级,记为 EA。受主能级离价带很近。10.简并半导体&非简并半导体:若费米能级进入了导带,说明n 型杂质掺杂浓度很高(即 ND 很大);也说明了导带底附近的量子态基本上被电子所占据了
4、。若费米能级进入了价带,说明 P 型杂质掺杂浓度很高(即NA 很大);也说明了价带顶附近的量子态基本上被空穴所占据了。此时要考虑泡利不相容原理,而玻尔兹曼分布不适用,必须用费米分布函数。这此情况称为载流子的简并化。l 发生载流子简并E化的半导体= 0称为简并半简导并体。 - El 简并化的标准 0 E - E 2k T 非简并,低掺杂C F 0E - E -2k T E 可能进入导带底C F 0 F1 s = 单位:西门子/米二、 r1.电导率 s = nqunN 型半导体的电导率 P 型半导体的电导率2.电离杂质散射:s = pqup电离的施主或受主带电,形成库仑势场,它局部地破坏了杂质附近
5、的周期性势场。这一势场就是使载流子散射的附加势场。载流子运动到电离杂质附近时,由于此势场的作用,使载流子的运动方向发生改变.3.晶格散射:在一定温度下,晶格中的原子都各自在其平衡位置附近作微振动。晶格中原子的振动都是由若干不同的基本波动按照波的叠加原理组合而成。这些基本波动称为格波。人们把格波的能量单元hva 称为声子.低温下,声学声子与载流子交换能量,只吸收和释放声子.高温下,光学声子与载流子交换能量,由于载流子能量小于光学声子,所以高温下载n = n + p+流子吸收能量 hv 光. 0 D04.电中性条件:(N 型半导体):n p =n = N +P 2低温弱电离区、n中间电离区:n0=
6、nD+强电离区:n0=ND0 0 0 0 iD高温过渡区: 高温区:n0=p05.直接复合:由电子在导带与价带间直接跃迁而引起的非平衡载流子的复合过程 6.间接复合:电子与空穴D通过禁带的复合能级进行复合。k T= p 07.爱因斯坦方程: m qpD k Tn =0 q mn8.扩散长度:x x-L= DtDp(x) = Ae p + BeL Lpp p pLp 标志非平衡载流子深入样品的平均距离 dDp Dpx-m E = Dp = Dp e pL (E)dx tp 09.牵引长度:L (E) = m Etp p pL 称牵引长度,表示在外 电场下,寿命 t内漂移距离p10.PN 一维连续
7、方程式:三、1.空间电荷区定义:空穴将从 P 区扩散到 N 区,同样,电子将从N 型扩散到 P 区。则 P 区将剩下带负电的受主离子,N 区将剩下带正电的施主离子。在PN 结附近的这些电离施主与电离受主所带电荷称为空间电荷。所存在的区域为空间电荷区。-q2.接触电势差定义:平衡 pn 结的空间电荷区两端间的电势差 k T P dpk T N NV Pn dV= V = 0 ln = 0 ln A Dpn公式突变结: q Pq nk T pD 2V Pn i0 p pa xk 2k TT PV =V -V = lnp V = ln00D q 2nD q P 缓变节:n pn a : x处斜率jp
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