半导体物理(背诵)new

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1、第一章共价键:由同种晶体组成的元素半导体,其原子间无负电性差,它们通过共用一对自旋相反而配对的价电子结合在一起共价键的特点：饱和性、方向性。电子共有化运动：由于相邻原子的“相似”电子壳层发生交叠，电子不再局限在某一个原子上而在整个晶体中的相似壳层间运动，引起相应的共有化运动。定性理论（物理概念）：晶体中原子之间的相互作用，使能级分裂形成能带。定量理论（量子力学计算）：电子在周期场中运动，其能量不连续形成能带。能带包括允带和禁带。允带：允许电子能量存在的能量范围。禁带：不允许电子存在的能量范围。允

2、带又分为空带、满带、导带、价带。空带：不被电子占据的允带。满带：允带中的能量状态（能级）均被电子占据。导带：电子未占满的允带（有部分电子。）价带:被价电子占据的允带（低温下通常被价电子占满）。共价键理论主要有三点：晶体的化学键是共价键，如Si，Ge。共价键上的电子处于束缚态，不能参与导电。处于束缚态的价电子从外界得到能量，有可能挣脱束缚成为自由电子，参与导电。能带理论与共价键理论的对应关系能带理论共价键理论价带中电子共价键上的电子导带中电子挣脱共价键的电子（变为自由电子）禁带宽度键上电子挣脱键束

3、缚所需的能量定量理论定性理论本征激发：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。有效质量自由电子只受外力作用；半导体中的电子不仅受到外力的作用，同时还受半导体内部势场的作用意义：有效质量概括了半导体内部势场的作用，使得研究半导体中电子的运动规律时更为简便（有效质量可由试验测定）空穴：将价带电子的导电作用等效为正电荷的准粒子的导电作用10/10第二章施主杂质（n型杂质）：杂质电离后能够施放电子而产生自由电子并形成正电中心的杂质施主能级：施主

4、电子被施主杂质束缚时的能量对应的能级称为施主能级。对于电离能小的施主杂质的施主能级位于禁带中导带底以下较小的距离。施主杂质电离能：杂质价电子挣脱杂质原子的束缚成为自由电子所需要的能量受主杂质：能够向（晶体）半导体提供空穴并形成负电中心的杂质受主能级：空穴被受主杂质束缚时的能量状态对应的能级受主杂质电离能：空穴挣脱受主杂质束缚成为导电空穴所需的能量。杂质补偿：半导体中存在施主杂质和受主杂质时，它们底共同作用会使载流子减少，这种作用称为杂质补偿。在制造半导体器件底过程中，通过采用杂质补偿底方法来改变

5、半导体某个区域底导电类型或电阻率。点缺陷：是发生在一个原子尺度范围内的缺陷。如，空位、填隙原子、杂质原子等等。其中空位和填隙原子的产生主要是因为热起伏而引起的，因此它们又常称为热缺陷。位错：是发生在晶体内部一条线附近的晶格周期性的破坏。深能级杂质：杂质电离能大，施主能级远离导带底，受主能级远离价带顶。深能级杂质有三个基本特点：一是不容易电离，对载流子浓度影响不大；二是一般会产生多重能级，甚至既产生施主能级也产生受主能级。三是能起到复合中心作用，使少数载流子寿命降低（在第五章详细讨论）。四是深能级

6、杂质电离后以为带电中心，对载流子起散射作用，使载流子迁移率减少，导电性能下降。第三章状态密度：能带中能量E附近每单位能量间隔内的量子态数费米能级费米分布函数的意义：它表示能量为E的量子态被一个电子占据的几率，它是描写热平衡状态下电子在允许的量子态上如何分布的一个统计分布函数；费米分布函数还给出空穴占据各能级的几率，一个能级要么被电子占据，否则就是空的，即被空穴占据导带中电子浓度价带中的空穴浓度半导体材料制成的器件都有一定的极限工作温度，这个工作温度受本征载流子浓度制约：一般半导体器件中，载流子主

7、要来源于杂质电离，而将本征激发忽略不计。在本征载流子浓度没有超过杂质电离所提供的载流子浓度的温度范围，如果杂质全部电离，载流子浓度是一定的，器件就能稳定工作。但是随着温度的升高，本征载流子浓度迅速地增加。例如在室温附近，纯硅的温度每升高8K左右，本征载流子的浓度就增加约一倍。而纯锗的温度每升高12K左右，本征载流子的浓度就增加约一倍。当温度足够高时，本征激发占主要地位，器件将不能正常工作。因此，每一种半导体材料制成的器件都有一定的极限工作温度，超过这一温度10/10后，器件就失效了。本征载流子浓

8、度与温度和禁带宽度有关。温度升高时，本征载流子浓度迅速增加；不同的半导体材料，在同一温度下，禁带宽度越大，本征载流子浓度越大。电中性条件：就是电中性的半导体，其负电数与正电荷相等。因为电子带负电，空穴带正电，所以对本征半导体，电中性条件是导带中的电子浓度应等于价带中的空穴浓度，即n0＝p0，由此式可导出费米能级。第四章欧姆定律电导率σ＝1/ρ微分形式漂移运动：当外加电压时，导体内部的自由电子受到电场力的作用而沿电场的反方向作定向运动（定向运动的速度称为漂移速度）载流子散射：载流子在半导体中运动时