半导体器件物理重要知识点优秀课件.ppt

半导体器件物理重要知识点第1页，本讲稿共14页第二章第二章 PNPN结二极管结二极管 掌掌握握下下列列名名词词、术术语语和和基基本本概概念念：PN结结、突突变变结结、线线性性缓缓变变结结、单单边边突突变变结结、空空间间电电荷荷区区、耗耗尽尽近近似似、中中性性区区、内内建建电电场场、内内建建电电势势差差、势势垒垒、正正向向注注入入、反反向抽取、扩散近似。向抽取、扩散近似。分分别别采采用用费费米米能能级级和和载载流流子子漂漂移移与与扩扩散散的的观观点点解解释释PN结结空空间间电电荷荷区区（SCR)的的形成。形成。正确画出热平衡和加偏压正确画出热平衡和加偏压PN结的能带图。结的能带图。利用中性区电中性条件导出空间电荷区内建电势差公式。利用中性区电中性条件导出空间电荷区内建电势差公式。了了解解Poisson方方程程求求解解单单边边突突变变结结结结SCR内内建建电电场场、内内建建电电势势、内内建建电电势势差差和和耗尽层宽度。耗尽层宽度。掌握反偏压下突变结，耗尽层宽度公式。掌握反偏压下突变结，耗尽层宽度公式。第2页，本讲稿共14页了解理想了解理想PN结基本假设及其意义。结基本假设及其意义。导出长导出长PN结和短结和短PN结少子分布表达式。结少子分布表达式。掌握掌握Shockley公式。公式。解释理想解释理想PN结反向电流的来源。结反向电流的来源。画出正、反偏压下画出正、反偏压下PN结少子分布、电流分布和总电流示意图。结少子分布、电流分布和总电流示意图。理解并掌握概念：正偏复合电流、反偏产生电流。理解并掌握概念：正偏复合电流、反偏产生电流。理解低偏压下复合电流占优，随着电压增加扩散电流越来越成为主要成分。理解低偏压下复合电流占优，随着电压增加扩散电流越来越成为主要成分。第二章第二章 PNPN结二极管结二极管 第3页，本讲稿共14页了解产生隧道电流的条件。了解产生隧道电流的条件。画出能带图解释隧道二极管的画出能带图解释隧道二极管的IV特性。特性。了解隧道二极管的特点和局限性。了解隧道二极管的特点和局限性。掌握概念：耗尽层电容、求杂质分布、变容二极管。掌握概念：耗尽层电容、求杂质分布、变容二极管。掌握掌握CV关系及其应用。关系及其应用。概念：交流导纳概念：交流导纳 扩散电导扩散电导 扩散电阻扩散电阻 扩散电容扩散电容 等效电路等效电路了解二极管的开关特性。了解二极管的开关特性。掌握二极管的击穿机制。掌握二极管的击穿机制。第二章第二章 PNPN结二极管结二极管 第4页，本讲稿共14页第三章第三章 双极结性晶体管双极结性晶体管 了解晶体管的基本结构及其制作工艺。了解晶体管的基本结构及其制作工艺。掌掌握握四四个个概概念念：注注射射效效率率、基基区区输输运运因因子子、共共基基极极电电流流增增益益、共共发发射射极极电电流增益流增益了解典型了解典型BJTBJT的基本结构和工艺过程。的基本结构和工艺过程。掌握掌握BJTBJT的四种工作模式。的四种工作模式。画出画出BJTBJT电流分量示意图，写出各极电流及其相互关系公式。电流分量示意图，写出各极电流及其相互关系公式。分别用能带图和载流子输运的观点解释分别用能带图和载流子输运的观点解释BJTBJT的放大作用。的放大作用。解释理想解释理想BJTBJT共基极连接和共发射极连接的输出特性曲线。共基极连接和共发射极连接的输出特性曲线。第5页，本讲稿共14页理解理想双极结型晶体管的基本假设及其意义。理解理想双极结型晶体管的基本假设及其意义。写出发射区、基区、集电区少子满足的扩散方程并解之求出少子分布。写出发射区、基区、集电区少子满足的扩散方程并解之求出少子分布。掌握正向有源模式基区输运因子公式。掌握正向有源模式基区输运因子公式。掌握正向有源模式基区电子电流公式。掌握正向有源模式基区电子电流公式。了解了解EM方程中四个参数的物理意义方程中四个参数的物理意义根据根据EM方程写出四种模式下发射极电流和集电极电流表达式。方程写出四种模式下发射极电流和集电极电流表达式。理解并记忆理解并记忆BJT四种工作模式下的少子分布边界条件四种工作模式下的少子分布边界条件画出画出BJT四种工作模式下少子分布示意图。四种工作模式下少子分布示意图。了解缓变基区晶体管基区输运因子的计算。了解缓变基区晶体管基区输运因子的计算。理解电流集聚效应和基区宽度调变效应。理解电流集聚效应和基区宽度调变效应。第三章第三章 双极结性晶体管双极结性晶体管 第6页，本讲稿共14页掌握概念：频率响应、共基极截止频率、共发射极截止频率、特征频率（带掌握概念：频率响应、共基极截止频率、共发射极截止频率、特征频率（带宽）、基区渡越时间宽）、基区渡越时间 导出基区渡越时间公式。导出基区渡越时间公式。解释解释科尔克科尔克效应。效应。了解晶体管的开关特性。了解晶体管的开关特性。熟悉晶体管穿通机制。熟悉晶体管穿通机制。第三章第三章 双极结性晶体管双极结性晶体管 第7页，本讲稿共14页第四章第四章 金属半导体结金属半导体结了解金属了解金属半导体接触出现两个最重要的效应半导体接触出现两个最重要的效应 画出热平衡情况下的肖特基势垒能带图。画出热平衡情况下的肖特基势垒能带图。掌握肖特基势垒、内建电势差和空间电荷区宽度计算公式掌握肖特基势垒、内建电势差和空间电荷区宽度计算公式 。画出加偏压的的肖特基势垒能带图，解释肖特基势垒二极管的整流特性。画出加偏压的的肖特基势垒能带图，解释肖特基势垒二极管的整流特性。理解界面态和镜像力对肖特基势垒高度的影响。理解界面态和镜像力对肖特基势垒高度的影响。掌握概念：表面势、热电子、热载流子二极管、里查森常数、有效里查森常数。掌握概念：表面势、热电子、热载流子二极管、里查森常数、有效里查森常数。导出半导体表面载流子浓度表达式。导出半导体表面载流子浓度表达式。导出电流电压特性导出电流电压特性李查德杜师曼方程李查德杜师曼方程。了解了解MISMIS肖特基二极管工作原理。肖特基二极管工作原理。掌握结型二极管相比肖特基势垒二极管的主要特点。掌握结型二极管相比肖特基势垒二极管的主要特点。了解肖特基势垒二极管的主要应用。了解肖特基势垒二极管的主要应用。掌握欧姆接触概念和形成欧姆接触的条件。掌握欧姆接触概念和形成欧姆接触的条件。第8页，本讲稿共14页第五章第五章 结型场效应晶体管与结型场效应晶体管与MSMS场效应晶体管场效应晶体管 画出画出JFET的基本结构示意图的基本结构示意图。熟悉熟悉JFET的基本工作原理。的基本工作原理。熟悉沟道夹断、漏电流饱和、夹断电压等概念。熟悉沟道夹断、漏电流饱和、夹断电压等概念。掌握理想掌握理想JFET的基本假设及其意义。的基本假设及其意义。导出夹断前导出夹断前JFET的的IV特性方程。特性方程。深入理解沟道夹断和夹断电压的含义。深入理解沟道夹断和夹断电压的含义。掌握线性区条件和掌握线性区条件和IV特性。特性。掌握饱和区条件和掌握饱和区条件和IV特性。特性。掌握沟道长度调制效应。掌握沟道长度调制效应。掌握掌握GaAs MESFET的突出特点。的突出特点。掌握掌握JFET和和MESFET的主要类型。的主要类型。第9页，本讲稿共14页了解理想了解理想MOS结构基本假设及其意义。结构基本假设及其意义。根据电磁场边界条件导出空间电荷与电场的关系。根据电磁场边界条件导出空间电荷与电场的关系。掌握载流子积累、耗尽和反型和强反型的概念。掌握载流子积累、耗尽和反型和强反型的概念。正确画出流子积累、耗尽和反型和强反型四种情况的能带图。正确画出流子积累、耗尽和反型和强反型四种情况的能带图。导出反型和强反型条件。导出反型和强反型条件。掌握理想掌握理想MOS系统的电容系统的电容电压特性。电压特性。导出耗尽层宽度和归一化导出耗尽层宽度和归一化MOS电容表达式。电容表达式。掌握沟道电导公式。掌握沟道电导公式。掌握阈值电压公式。掌握阈值电压公式。了解在二氧化硅、二氧化硅硅界面系统存在的电荷及其主要性质。了解在二氧化硅、二氧化硅硅界面系统存在的电荷及其主要性质。掌握实际阈值电压的公式及各项的意义。掌握实际阈值电压的公式及各项的意义。导出萨支唐方程。导出萨支唐方程。理解夹断条件的物理意义。理解夹断条件的物理意义。第六章第六章 金属金属-氧化物氧化物-半导体场效应晶体管半导体场效应晶体管 第10页，本讲稿共14页掌握交流小信号参数并导出线性导纳和饱和区跨导表达式。掌握交流小信号参数并导出线性导纳和饱和区跨导表达式。指出提高工作频率或工作速度的途径。指出提高工作频率或工作速度的途径。掌握场效应晶体管的类型。掌握场效应晶体管的类型。第六章第六章 金属金属-氧化物氧化物-半导体场效应晶体管半导体场效应晶体管 第11页，本讲稿共14页第八章第八章 半导体太阳电池和光电二极管半导体太阳电池和光电二极管 掌握概念：光生伏打效应、暗电流。掌握概念：光生伏打效应、暗电流。理解光生电动势的产生。理解光生电动势的产生。画出理想太阳电池等效电路图。画出理想太阳电池等效电路图。根据电池等效电路图写出了太阳电池的根据电池等效电路图写出了太阳电池的IV特性方程。特性方程。了解太阳电池的了解太阳电池的I-V特性曲线，解释该曲线所包含的物理意义。特性曲线，解释该曲线所包含的物理意义。画出实际太阳电池等效电路图根据等效电路图写出画出实际太阳电池等效电路图根据等效电路图写出IV特性方程。特性方程。掌握概念：转换效率、占空因数。掌握概念：转换效率、占空因数。导出太阳电池的最大输出功率公式。导出太阳电池的最大输出功率公式。了解光产生电流和收集效率。了解光产生电流和收集效率。第12页，本讲稿共14页掌握提高提高太阳电池效率的主要措施。掌握提高提高太阳电池效率的主要措施。了解光电二极管的工作原理。了解光电二极管的工作原理。了解了解P-I-N光电二极管的工作原理的基本结构、能带图和工作原理。光电二极管的工作原理的基本结构、能带图和工作原理。了解了解P-I-N光电二极管中。光电二极管中。掌握概念：量子效率、响应度、响应速度。掌握概念：量子效率、响应度、响应速度。列出光电二极管与太阳电池的三个主要不同之处。列出光电二极管与太阳电池的三个主要不同之处。第八章第八章 半导体太阳电池和光电二极管半导体太阳电池和光电二极管 第13页，本讲稿共14页掌握辐射复合和非辐射复合的概念和机制。掌握辐射复合和非辐射复合的概念和机制。了解了解LED基本结构、工作过程和特性参数，了解各种不同类型基本结构、工作过程和特性参数，了解各种不同类型LED。理解等电子陷阱复合，解释等电子陷阱复合能提高半导体材料的发光效率的原因。理解等电子陷阱复合，解释等电子陷阱复合能提高半导体材料的发光效率的原因。解释各种俄歇过程。解释各种俄歇过程。画出能带图说明画出能带图说明LED的发光机制。的发光机制。掌握掌握LED外量子效率和内量子效率概念。外量子效率和内量子效率概念。第八章第八章 发光二极管发光二极管 第14页，本讲稿共14页