08半导体物理与器件_邓宁(完整)

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1、半导体物理与器件SemiconductorPhysicsandDevices邓宁2008.21邓宁清华大学微电子所器件室。微电子所新所器件室302#电话：62789151（或62789147）转302Email：ningdeng@tsinghua.edu.cn方华军清华大学微电子所器件室。微电子所新所器件室312#电话：62789151（或62789147）转312Email：助教博士生宋崇申紫荆公寓15#1313B电话：51537225Email:songcs05@mails.tsinghua.edu.cn2答疑每周一次。时间待定。作业（20%）周一交作业。注重对概念的理解。课堂练习和讨

2、论2次。考试期中考试第9周，期末考试在17周。成绩评定作业20%，期中考试40％，期末考试40%。3课本:1.“半导体物理学”顾祖毅、田立林、富力文，电子工业出版社2.‘Fundamentalsofsemiconductordevices’BettyLiseAnderson&RichardL.Anderson中译本，清华大学出版社参考书：‘Fundamentalsofsemiconductordevices’BettyLiseAnderson&RichardL.Anderson中译本，清华大学出版社418−31、一个硅n+n结，n+区的掺杂浓度为ND1=5×10cm,14−3n区的掺杂浓度

3、为ND2=10cm。求接触电势差。2、电子具有波粒二象性，为什么我们在分析半导体器件时可以把电子当作粒子来考虑？5引言•微电子学的知识体系和本课程的结构•什么是半导体器件？•本课程的特点和学习方法•主要内容和学时安排•微电子技术发展的历史回顾6微电子的知识体系量子力学固体物理统计力学半导体物理半导体器件半导体新型器器件模型电路与工艺件与验证系统ProcessNewdeviceCADICDesignTechnologyR&D7本课程的知识结构QuantummechanicsEnergybandstructureSolidstateEquilibriumphysicscarrierconcen

4、trationStatisticalDistributionmechanicsfunction8EquilibriumcarrierconcentrationNon-equilibriumcarrierconcentrationTheoryofgenerationandcarrierrecombinationTransportconcentrationatmechanismsgiventimeandpositionElectro-magnetics9Non-equilibriumcarrierpnjunctionconcentrationanddiodesCurrentCurrentfor

5、mulaBipolaratgiventimetransistorsandpositionContinuityequationPoissonFieldeffectequationtransistors10如何理解半导体器件？•功能:（电子电荷）信息传输、处理和存储•实现方式：控制载流子的输运•结构：由几种基本的结（Junction）结构组成pn结（同质结、异质结）金属-半导体接触MOS结构半导体器件的演化和发展本质上是结本身的变化和组合方式的变化，以实现对载流子输运更有效地控制（结技术-JunctionTechnology）。11本课程的特点和学习方法特点：•以量子力学、固体物理、统计力学为

6、基础。•Science&Technology的结合。•技术发展迅猛，理论和实践紧密结合学习方法：1、理论结合实践（how），善于提问；2、概念要吃透（多角度）；3、先有物理图景，然后定量分析；4、结合学科发展历史（总结经验）。12例：电子的速度为107cm/s，其德布罗意波长是多少？解：电子的动量：26p=mv=9.11×10kg⋅m/s电子的德布罗意波长：λ=h/p=7.27nm量的概念：什么时候必须考虑电子的波动性质13主要内容和学时安排•引言（课程介绍；半导体基本特性）：2学时•半导体中的电子态：（电子状态；能带结构的两种表示方法；杂质的概念；有效质量；电子和空穴的概念）：4学时•平

7、衡态半导体的载流子统计（态密度；分布函数；杂质能级；费米能级的概念、含义；平衡载流子浓度）：4学时•载流子输运（迁移率，散射机制，影响迁移率的因素，霍尔效应）：4学时14•非平衡载流子（过剩载流子；产生复合；寿命；载流子的漂移和扩散；准电中性原理；电流连续性方程）：8学时•pn结和pn结二极管（pn结工作原理；I-V特性；瞬态特性；短二极管）：6学时•金属半导体接触和半导体异质结（功函数；肖特基结；异质结）：4学时•双极