半导体特性、PN结小结.ppt

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1、微电子技术专业《半导体器件》第1章半导体特性第2章P-N结讲授教师：马颖第1章半导体特性1半导体的晶格结构、各向异性掌握几种典型材料的计算2半导体的导电性熟悉影响半导体导电性能的因素3半导体中的电子状态和能带了解相关概念，及Eg的指导工艺4半导体中的杂质与缺陷了解两者的分类及特点掌握施、受主杂质及其能级的概念●——本章重点5载流子的运动熟悉载流子浓度公式与EF位置的关系漂移运动与扩散运动的特点掌握杂质半导体的载流子浓度计算、材料电阻率电导率的计算6非平衡载流子了解非平衡载流子的产生和复合概念寿命及其测量方法几种复合理论的概念及特点一、

2、半导体的晶格结构、各向异性晶体有哪5种常见的晶体结构，都有哪些典型的元素。●简单立方结构——钋(Po)●体心立方结构——钠（Na）钼（Mo）钨（W）●面心立方结构——铝（Al）铜（Cu）金（Au）银（Ag）●金刚石结构——碳（C）硅（Si）锗（Ge）●闪锌矿结构—砷化镓(GaAs)磷化镓(GaP)硫化锌(ZnS)硫化镉(CdS)一、半导体的晶格结构、各向异性金刚石结构和闪锌矿结构有什么区别（在结构、元素、化学键各方面描述）。由两个面心立方结构沿空间对角线错开四分之一的空间对角线长度相互嵌套而成。结构正四面体结构共价键概念金刚石结构闪锌

3、矿结构Ⅲ族元素[如Al、Ga、In]和Ⅴ族元素[如P、As、Sb]合成的Ⅲ-Ⅴ族化合物都是半导体材料，为极性半导体。Ⅳ族元素中的硅(Si)、锗(Ge)课构成纯净的半导体材料，为单元素半导体。元素化学键金刚石结构闪锌矿结构混合键：共价键+离子键一、半导体的晶格结构、各向异性掌握几种晶格结构单胞的空间比率计算。每个单胞中的原子数n每个原子的半径r每个原子的体积V原子=4πr3/3最大空间比率=n×V原子/V单胞掌握硅、锗两种材料的原子数密度和质量密度的计算。一、半导体的晶格结构、各向异性什么是晶体的各向异性？表现在哪些方面？用什么来表示，

4、这2者有何关系？沿晶格的不同方向，原子排列的周期性和疏密程度不尽相同，由此导致晶体在不同方向的物理特性也不同。晶体的各向异性具体表现在晶体不同方向上的弹性膜量、硬度、热膨胀系数、导热性、电阻率、电位移矢量、电极化强度、磁化率和折射率等都是不同的。一族平行晶面用晶面指数（密勒指数），“（hkl）”来表示一族平行线所指的方向用晶列（晶向）指数，“[hkl]”来表示相同指数的晶面和晶列互相垂直，如[100]定义为垂直于（100）平面的方向。一、半导体的晶格结构、各向异性密勒指数是这样得到的：（1）确定某平面在直角坐标系三个轴上的截点，并以晶

5、格常数为单位测得相应的截距；（2）取截距的倒数，然后约简为三个没有公约数的整数，即将其化简成最简单的整数比；（3）将此结果以“（hkl）”表示，即为此平面的密勒指数。晶向指数是这样得到的：（1）晶列指数是按晶列矢量在坐标轴上的投影的比例取互质数（2）将此结果以“[hkl]”表示二、半导体的导电性影响半导体材料导电性能的因素有哪些？半导体的电性能有哪些？温度、光照、杂质，还有电场、磁场及其他外界因素（如外应力）的作用也会影响半导体材料的导电能力。热敏特性、光敏特性、掺杂特性现今硅已取而代锗成为半导体制造的主要材料。主要原因，是因为硅器件

6、工艺的突破，硅平面工艺中，二氧化硅的运用在其中起着决定性的作用，经济上的考虑也是原因之一，在二氧化硅及硅酸盐中硅的含量占地球的25%，仅次于氧。三、半导体中的电子状态和能带电子公有化的概念及特点由于晶体中原子的周期性排列而使电子不再为单个原子所有的现象，称为电子共有化。内层电子的轨道交叠较少，共有化程度弱些，外层电子轨道交叠较多，共有化程度强些。能级的概念原子系统的能量呈现不连续状态，即量子化的，也就是电子的能量只能取一系列不连续的可能值，这种量子化的能量称为能级。能带的概念晶体中每个原子都受到周围原子势场的作用，使原先每个原子中具有

7、相同能量的电子能级分裂成N个与原来能级很接近的能级，形成一个“准连续”的能带。能带中的几个基本概念：允带、禁带、空带、满带、半满带三、半导体中的电子状态和能带●允带●禁带●满带●空带允许电子存在的一系列准连续的能量状态禁止电子存在的一系列能量状态被电子填充满的一系列准连续的能量状态满带不导电没有电子填充的一系列准连续的能量状态空带不导电●半满带被电子部分填充的一系列准连续的能量状态半满带中的电子可以参与导电半导体能带中的几个概念：价带、导带、导带底、价带顶、禁带宽度。三、半导体中的电子状态和能带●导带●价带有电子能够参与导电的能带，在

8、半导体材料中由价电子形成的高能级能带通常称为导带。由价电子形成的能带，在半导体材料中由价电子形成的低能级能带通常称为价带。●导带底EC●价带顶EV导带电子的最低能量价带电子的最高能量EcEv半导体能带中的几个概念：价带、