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+8*1/8+6*1/2=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属于此种结构。3.电子

2、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：，K为波矢，uk(x)为一个与晶格同周期的周期性函数，5.布里渊区：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:－1/2a

3、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：l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。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

4、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发生载流子简并化的半导体称为简并半导体.l简并化的标准二、1.电导率N型半导体的电导率P型半导体的电导率2.电离杂质散射：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

5、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，所以高温下载流子吸收能量hv光。4.电中性条件:（N型半导体）：低温弱电离区、中间电离区：n0=nD+强电离区：n0=ND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：电子与空穴通过禁带的复合能级进行复合。7.爱因斯坦方程：8.扩散长度：Lp标志非平衡载流子深入样品的平均距离9.牵引长度：10.P-N一维连续方程式：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

6、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。2.接触电势差定义：平衡pn结的空间电荷区两端间的电势差公式突变结:缓变节：3.单边突变结：如果一边的掺杂浓度远大于另一边，则P-N结势垒区主要是在轻掺杂一边，这种突变结叫··4.肖克来方程式：5.!!!理想PN结：①　小注入条件：注入的少数载流子浓度比平衡多子浓度小得多②　突变耗尽层近似：外加电压在耗尽层上；耗尽层中的电荷由电离施主和电离受主电荷组成；耗尽层外导体电中性；注入的少子在P区，N区作纯扩散运动③　忽略势垒区内的产生

7、及复合④　玻尔兹曼边界条件　　在耗尽层两端，遵守玻尔兹曼边界条件6.IV-s实际PN结IV曲线偏离分析：正向偏置时，有小注入下：m=2,jr占主导（势垒区复合电流）中注入下：m=1，jFD占主导（扩散电流）注入较大：m=1~2大注入：同＝2　jp占主导7.PN结雪崩击穿：由于倍增效应，使载流子数量增加，加大了反向电流，从而发生PN结击穿，称雪崩击穿。8.PN结隧道击穿：在强电场下，由于隧道效应，使大量电子从价带穿过禁带而进入导带所引起的一种击穿现象。9.势垒电容扩散电