2022年半导体物理知识点及重点习题总结.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 基本概念题：第一章 半导体电子状态1.1 半导体 通常是指导电才能介于导体和绝缘体之间的材料,其导带在肯定零度时全空,价带 全满,禁带宽度较绝缘体的小很多；1.2 能带晶体中, 电子的能量是不连续的,在某些能量区间能级分布是准连续的,在某些区间没有能及分布；这些区间在能级图中表现为带状,称之为能带；1.2 能带论是半导体物理的理论基础,试简要说明能带论所采纳的理论方法；答：能带论在以下两个重要近似基础上,给出晶体的势场分布,进而给出电子的薛定鄂方程；通过该方程和周期性边界条件最终给出 单电子近似：E-k 关系,从而系统地建立起该理论；将晶体中其

2、它电子对某一电子的库仑作用按几率分布平均地加以考虑,这样就可把求解晶体 中电子波函数的复杂的多体问题简化为单体问题；绝热近似：近似认为晶格系统与电子系统之间没有能量交换,而将实际存在的这种交换当作微扰来处 理；1.2 克龙尼克潘纳模型说明能带现象的理论方法 答案：克龙尼克潘纳模型是为分析晶体中电子运动状态和 场分布模型,如下图所示V 克龙尼克潘纳模型的势场分布E-k 关系而提出的一维晶体的势X 利用该势场模型就可给出一维晶体中电子所遵守的薛定谔方程的详细表达式,进而确定波函数并给出 E-k 关系；由此得到的能量分布在 k 空间上是周期函数,而且某些能量区间能级是准连续的（被称为允带）,另一些区

3、间没有电子能级（被称为禁带）；从而利用量子力学的方法说明白能带现象,因此该模型具有重要的物理意义；1.2 导带与价带1.3 有效质量名师归纳总结 有效质量是在描述晶体中载流子运动时引进的物理量；它概括了周期性势场对载流子运E-k第 1 页,共 19 页动的影响,从而使外场力与加速度的关系具有牛顿定律的形式；其大小由晶体自身的- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 关系打算；1.4 本征半导体既无杂质有无缺陷的抱负半导体材料；1.4 空穴空穴是为处理价带电子导电问题而引进的概念；设想价带中的每个空电子状态带有一个正的基本电荷, 并给予其与电子符号相反、大小相等

4、的有效质量,这样就引进了一个假想的粒子,称其为空穴；它引起的假想电流正好等于价带中的电子电流；1.4 空穴是如何引入的,其导电的实质是什么？答：空穴是为处理价带电子导电问题而引进的概念；设想价带中的每个空电子状态带有一个正的基本电荷, 并给予其与电子符号相反、大小相等的有效质量,这样就引进了一个假想的粒子,称其为空穴；这样引入的空穴, 其产生的电流正好等于能带中其它电子的电流；所以空穴导电的实质是能带中其它电子的导电作用,而事实上这种粒子是不存在的；1.5 半导体的回旋共振现象是怎样发生的（以 n 型半导体为例）答案：第一将半导体置于匀强磁场中；一般 n 型半导体中大多数导带电子位于导带底邻近

5、,对于特定的能谷而言,这些电子的有效质量相近,所以无论这些电子的热运动速度如何,它们在磁场作用下做回旋运动的频率近似相等；当用电磁波辐照该半导体时,如如频率与电子的回旋运动频率相等,就半导体对电磁波的吸取特别显著,通过调剂电磁波的频率可观测到共振吸取峰；这就是回旋共振的机理；1.5 简要说明回旋共振现象是如何发生的；半导体样品置于匀称恒定磁场,晶体中电子在磁场作用下运动v与 夹角r ,fqvBfqvBsinqv B运动轨迹为螺旋线,圆周半径为回旋频率为c2/rvrc, 向心加速度av* m nv2/rqv B* m nqBr v * qB m nc当晶体受到电磁波辐射时,名师归纳总结 在频率为

6、c 时便观测到共振吸取现象；第 2 页,共 19 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 1.6 直接带隙材料假如晶体材料的导带底和价带顶在k 空间处于相同的位置,就本征跃迁属直接跃迁,这样的材料即是所谓的直接带隙材料；1.6 间接带隙材料假如半导体的导带底与价带顶在k 空间中处于不同位置, 就价带顶的电子吸取能量刚好达到导带底时准动量仍需要相应的变化其次章 半导体杂质和缺陷能级2.1 施主杂质受主杂质某种杂质取代半导体晶格原子后,在和四周原子形成饱和键结构时,如尚有一余外价电子,且该电子受杂质束缚很弱、电离能很小, 所以该杂质极易供应导电电子,因此称这种

7、杂质为施主杂质； 反之,在形成饱和键时缺少一个电子,就该杂质极易接受一个价带中的电子、供应导电空穴,因此称其为受主杂质；2.1 替位式杂质 杂质原子进入半导体硅以后,杂质原子取代晶格原子而位于晶格点处,称为替位式杂质；形成替位式杂质的条件：杂质原子大小与晶格原子大小相近2.1 间隙式杂质 杂质原子进入半导体硅以后,杂质原子位于晶格原子间的间隙位置,称为间隙式杂质；形成间隙式杂质的条件：（1）杂质原子大小比较小（2）晶格中存在较大间隙 形成间隙式杂质的成因 半导体晶胞内除了晶格原子以为仍存在着大量间隙,而间隙式杂质就可以存在在这些间隙 中；2.1 杂质对半导体造成的影响杂质的显现, 使得半导体中

8、产生了局部的附加势场,这使严格的周期性势场遭到破坏；从能带的角度来讲,杂质可导致导带、价带或禁带中产生了原先没有的能级2.1 杂质补偿在半导体中同时存在施主和受主时,施主能级上的电子由于能量高于受主能级,因而首先跃迁到受主能级上,从而使它们供应载流子的才能抵消,这种效应即为杂质补偿；2.1 杂质电离能 杂质电离能是杂质电离所需的最少能量,施主型杂质的电离能等于导带底与杂质能级之 差,受主型杂质的电离能等于杂质能级与价带顶之差；2.1 施主能级及其特点施主未电离时, 在饱和共价键外仍有一个电子被施主杂质所束缚,为施主能级；该束缚态所对应的能级称名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,

9、共 19 页精选学习资料 - - - - - - - - - 特点：施主杂质电离,导带中显现 施主供应的导电电子；电子浓度大于空穴浓度,即 n p ；2.1 受主能级及其特点受主杂质电离后所接受的电子被束缚在原先的空状态上,级；特点：受主杂质电离,价带中显现 受主供应的导电空穴；空穴浓度大于电子浓度,即 p n ；浅能级杂质的作用：（1）转变半导体的电阻率（2）打算半导体的导电类型；深能级杂质的特点和作用：（1）不简单电离,对载流子浓度影响不大该束缚态所对应的能级称为受主能（2）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；（3）能起到复合中心作用,使少数载流子寿命降低；（4）深能级杂

10、质电离后成为带电中心,对载流子起散射作用,使载流子迁移率削减,导电性能下降；第三章 半导体载流子分布3.1 如半导体导带底邻近的等能面在 度函数的表达式为k 空间是中心位于原点的球面,证明导带底状态密gcE 4V2 mn*32EEc12h3答案：k 空间中,量子态密度是2V,所以,在能量4E 到 E+dE之间的量子态数为（1）dZ2Vk2dk依据题意可知E kE ch2k2（2）2 m n由（ 1）、（2）两式可得名师归纳总结 dZ4V2 m n33/2EEc1/2dE（3）第 4 页,共 19 页h- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 由（ 3）式可得状

11、态密度函数的表达式gcEdZ4V2mn3/2EVEc1/232E（4 分）dEh33.1 已知半导体导带底的状态密度函数的表达式为gcE42 m n*E c123 h试证明非简并半导体导带中电子浓度为n 022m n*k0 T32expEcEFh3k0 T证明：对于非简并半导体导,由于dNfBEgcEdE（3 分）将分布函数和状态密度函数的表达式代入上式得dN4V2mn*32expEk0EFEEc12dEh3T因此电子浓度微分表达式为dndN42 m n*32expEk0EFEEc12dE（3 分）h3TV就n0Ec42m n*32expEk0EFEEc12dEE ch3T由于导带顶电子分布几

12、率可近似为零,上式积分上限可视为无穷大,就积分可得n022m n*k0 T32expEcEF（4 分）h3k0 T3.2 费米能级费米能级不肯定是系统中的一个真正的能级,它是费米分布函数中的一个参量,具有能量的单位, 所以被称为费米能级；它标志着系统的电子填充水平,其大小等于增加或削减一个电子系统自由能的变化量；名师归纳总结 3.2 以施主杂质电离90%作为强电离的标准,求掺砷的,n 型硅在 300K 时,强电离区的掺杂第 5 页,共 19 页浓度上限；（E D0 . 049 eV,Nc2 8.19 10cm3in.1510 10cm3,- - - - - - -精选学习资料 - - - -

13、- - - - - Df 11exp1F）E DE2k T解：随着掺杂浓度的增高,杂质的电离度下降；因此, 百分之九十电离时对应的掺杂浓度就是强电离区掺杂浓度的上限；此时nD1fDE ND12expNDD0EF0 9.NDEkT由此解得 ED-EF=0.075eV ,而 EC-E D=0.049eV ,所以 EC-E F=0.124eV ,就n0NCexpEF0EC2 . 3817 10cm30 . 9 NDkT由此得,强电离区的上限掺杂浓度为26.1017 cm3；3.2 以受主杂质电离90%作为强电离的标准,求掺硼的p 型硅在 300K 时,强电离区的掺杂浓度上限；（E =0.045eV

14、,Nc19 1.1 10 cm3,in1 . 510 10cm3,Af 11exp1FEA）E2k T 0解：随着掺杂浓度的增高,杂质的电离度下降；因此, 百分之九十电离时对应的掺杂浓度就是强电离区掺杂浓度的上限；此时pA1fA NA12expNAA0.9 NAE FEk T由此解得 EF-EA=0.075eV ,而 EA-E V=0.045eV ,所以 EF-E V=0.12eV ,就名师归纳总结 p 0NvexpE vE F17 1.1 10cm30.9NA第 6 页,共 19 页k T 0- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 由此得,强电离区的上限掺

15、杂浓度为17 1.2 10 cm3；3.6 简并半导体当费米能级位于禁带之中且远离价带顶和导带底时,电子和空穴浓度均不很高,处理它们分布问题时可不考虑包利原理的约束,因此可用波尔兹曼分布代替费米分布来处理在流子浓度问题, 这样的半导体被称为非简并半导体；反之就只能用非米分布来处理载流子浓度问题,这种半导体为简并半导体；第四章 半导体导电性4.1 漂移运动：载流子在外电场作用下的定向运动；4.1 迁移率单位电场作用下载流子的平均漂移速率；4.2 散射在晶体中运动的载流子遇到或接近周期性势场遭到破坏的区域时,其状态会发生不同程度的随机性转变,这种现象就是所谓的散射；4.2 散射几率在晶体中运动的载

16、流子遇到或接近周期性势场遭到破坏的区域时,其状态会发生不同程度的随机性转变, 这种现象就是所谓的散射；射的次数来表示,称为散射几率；4.2 平均自由程散射的强弱用一个载流子在单位时间内发生散两次散射之间载流子自由运动路程的平均值；4.2 平均自由时间：连续两次散射间自由运动的平均运动时间4.3. 迁移率与杂质浓度和温度的关系答案：一般可以认为半导体中载流子的迁移率主要由声学波散射和电力杂质散射打算,因此迁移率 k 与电离杂质浓度 N和温度间的关系可表为kAT 3 / 2 1BNT 3 / 2其中 A、 B是常量；由此可见名师归纳总结 （1）杂质浓度较小时,k 随 T 的增加而减小；第 7 页,

17、共 19 页（2）杂质浓度较大时,低温时以电离杂质散射为主、上式中的B 项起主要作用,所以k（3）随 T 增加而增加,高温时以声学波散射为主、A 项起主要作用,k 随 T 增加而减小；温度不变时, k 随杂质浓度的增加而减小；- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 4.3 以 n 型硅为例,简要说明迁移率与杂质浓度和温度的关系；杂质浓度上升,散射增强,迁移率减小；杂质浓度肯定条件下：低温时,以电离杂质散射为主；温度上升散射减弱,迁移率增大；随着温度的增加,晶格振动散射逐步增强最终成为主导因素；因此, 迁移率达到最大值后开头随温度上升而减小；4.3 在只考虑声

18、学波和电离杂质散射的前提下,给出半导体迁移率与温度及杂质浓度关系的表达式；依据iT32/ Ni；Ts/2T323/2可得1AN i3BT其中 A 和 B是常数；4.4 以 n 型半导体为例说明电阻率和温度的关系；答：低温时, 温度上升载流子浓度呈指数上升,且电离杂质散射呈密函数下降,因此电阻率随温度上升而下降；当半导体处于强电离情形时,载流子浓度基本不变,晶格震惊散射逐步取代电离杂质散射成为主要的散射机构,因此电阻率随温度由下降逐步变为上升；高温时,虽然晶格震惊使电阻率上升,但半导体逐步进入本征状态使电阻率随温度上升而快速下降,最终总体表现为下降；4.4 室温下,在本征硅单晶中掺入浓度为10

19、15cm-3 的杂质磷；试求：1015cm-3 的杂质硼后,再在其中掺入浓度为3（1）载流子浓度和电导率；（2）费米能级的位置；1015cm-3、3 1015cm-3、4 1015cm-3 和时,电子迁移率分别为（注：电离杂质浓度分别为1300、1130 和 1000cm 2/V.s ,空穴迁移率分别为500、445 和 400cm 2/V.s ；在 300K 的温度下,k0T.0026 eV,NC0 . 019 10cm3,NV0 0.19 10cm3,ni1 . 510 10cm3）09 答案：室温下,该半导体处于强电离区,就多子浓度名师归纳总结 少子浓度p 0n i2/n 06n 031

20、 15 10215 10cm3（2 分）第 8 页,共 19 页.1 1255 10cm3；（电导率qnn 0.110191000215 100 . 32/cm- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - （2）依据n 0niexpEF0E ikT可得 E F E i 0 . 31 eV所以费米能级位于禁带中心之上 0.31eV 的位置；4.6 强电场效应试验发觉, 当电场增强到肯定程度后,半导体的电流密度不再与电场强度成正比,偏离了欧姆定律, 场强进一步增加时,平均漂移速度会趋于饱和,强电场引起的这种现象称为强电场效应；4.6 载流子有效温度Te：相当于更高温度

21、下的载流子,称此温度当有电场存在时, 载流子的平均动能比热平稳时高,为载流子有效温度；4.6 热载流子：在强电场情形下, 载流子从电场中获得的能量很多,将这种不再处于热平稳状态的载流子称为热载流子；第五章 非平稳载流子5.1 非平稳载流子注入：产生非平稳载流子的过程称为非平稳载流子的注入；5.1 非平稳载流子的复合：载流子的平均能量大于晶格系统的能量,复合是指导带中的电子放出能量跃迁回价带,使导带电子与价带空穴成对消逝的过程；非平衡载流子逐步消逝的过程称为非平稳载流子的复合,是被热激发补偿后的净复合；5.2 少子寿命（非平稳载流子寿命）非平稳载流子的平均生存时间；5.2 室温下 , 在硅单晶中

22、掺入 10 15cm-3 的磷,试确定 EF与 Ei 间的相对位置；再将此掺杂后的样品通过光照匀称产生非平稳载流子,稳固时 N= P=10 12cm-3,试确定 E F与 EF的相对位置；P去掉光照后 20 s 时,测得少子浓度为 5 10 11cm-3,求少子寿命 p 为多少；（室温下硅的本征载流子浓度为 1.5 10 10cm-3,k 0T=0.026eV）5.3 准费米能级对于非平稳半导体,导带和价带间的电子跃迁失去了热平稳；但就它们各自能带内部而言,由于能级特别密集、跃迁特别频繁, 往往瞬时就会使其电子分布与相应的热平稳分布相接近,因此可用局部的费米分布来分别描述它们各自的电子分布；能

23、级,称其为准费米能级；5.4 直接跃迁 准动量基本不变的本征跃迁,跃迁过程中没有声子参加；这样就引进了局部的非米名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 19 页精选学习资料 - - - - - - - - - 5.4. 直接复合导带中的电子不通过任何禁带中的能级直接与价带中的空穴发生的复合5.4 间接复合：杂质或缺陷可在禁带中引入能级,通过禁带中能级发生的复合被称作间接复合；相应的杂质或缺陷被称为复合中心；5.4 表面复合：在表面区域, 非平稳载流子主要通过半导体表面的杂质和表面特有的缺陷在禁带中形成的复合中心能级进行的复合；5.4 表面电子能级：表面吸附的杂质或其它损耗形成的

24、缺陷态,它们在表面处的禁带中形成的电子能级,也称为表面能级；5.4 俄歇复合：载流子从高能级向低能级跃迁,发生电子- 空穴复合时,把余外的能量付给另一个载流子,使这个载流子被激发到能量更高的能级上去,当它重新跃迁回低能级时,余外的能量常以声子形式放出,这种复合称为俄歇复合；俄歇复合包括：带间俄歇复合以及与 杂质和缺陷有关的俄歇复合；5.4 试推证：对于只含一种复合中心的间接带隙半导体晶体材料,在稳固条件下非平稳载 流子的净复合率公式Ur nNtr nrpnppn i2p 1nn 1rp答案：题中所述情形,主要是间接复合起作用,包含以下四个过程；甲：电子俘获率=r nnNt -n t 1=ni

25、expE t -E i/k0T 乙：电子产生率=rnn1nt n丙：空穴俘获率=rppnt1=niexpE i -Et/k0T 丁：空穴产生率=r pp1Nt-n t p稳固情形下净复合率 U=甲- 乙=丙-丁（1）稳固时 甲+丁=丙+乙 将四个过程的表达式代入上式解得名师归纳总结 tnNtr n nnr np 1r pp 1（2）第 10 页,共 19 页n1r pp- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 将四个过程的表达式和（2）式代入（ 1）式整理得UNtr nrpnpn 1p 1（3）r n nn1rppp 1由 p1 和 n1的表达式可知 p 1n

26、1=ni2 代入上式可得UrnNtrnr pnppni2p 1nn 1rp5.4 试推导直接复合情形下非平稳载流子复合率公式；答案：在直接复合情形下,复合率Rrnp（2 分）非简并条件下产生率可视为常数,热平稳时产生率GR 0rn p 0rni2（2 分）因此净复合率5.4 已知室温下,某UdRGr npn i2（2 分）n 型硅样品的费米能级位于本征费米能级之上0.35eV ,假设掺入复合中心的能级位置刚好与本征费米能级重合,且少子寿命为10 微秒；假如由于外界作用,少数载流子被全部清除,那么在这种情形下电子rn- 空穴对的产生率是多大？300K 的温度下,（注：复合中心引起的净复合率UNt

27、rnrpnppni2p 1；在nn 1rpk0T.0026 eV,ni1 . 510 10cm3）答案：依据公式可得n0n 0n iexpEF0 TE ik1 . 0516 10cm3依据题意可知产生率名师归纳总结 GUrnNtrnrpnpni2p1Ntrpn i2ni2021.109cm3s1第 11 页,共 19 页nn 1rppn0pn- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 5.5 陷阱效应当半导体的非平稳载流子浓度发生变化时,禁带中杂质或缺陷能级上的电子浓度也会发生变化, 如增加说明该能级有收容电子的作用,反之有收容空穴的作用,这种容纳非平稳载流子的

28、作用称为陷阱效应；5.5 陷阱中心当半导体的非平稳载流子浓度发生变化时,禁带中杂质或缺陷能级上的电子浓度也会发生变化, 如增加说明该能级有收容电子的作用,反之有收容空穴的作用,这种容纳非平稳载流子的作用称为陷阱效应；具有显著陷阱效应的杂质或缺陷称为陷阱中心；5.6 扩散：由于浓度不匀称而导致的微观粒子从高浓度处向低浓度处逐步运动的过程；5.6 漂移运动：载流子在外电场作用下的定向运动；5.7 证明爱因斯坦关系式：Dnk0 Tnq答案：建立坐标系如图,由于掺杂不均,空穴扩散产生的电场如下列图,空穴电流如下：名师归纳总结 Jp扩qDpdp0x,x Jp漂qpp0xE第 12 页,共 19 页dx平

29、 衡 时 ：Jp扩Jp漂0NvExpEv（ 1 0 分 ）：Dpdp0x pp0x EdxdVqVx EFp 0：EdxK0T- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - dp 0x p0x qdVx dxK0 Tdx同 理：DpK0TDnk0Tn（ 1 0 ）pqq5.8 以空穴为例推导其运动规律的连续性方程；依据物质不灭定律：空穴浓度的变化率=扩散积存率 +迁移积存率 +其它产生率非平稳载流子复合率1015cm-3扩散积存率：dSp扩Dp2 d pdxdx2迁移积存率：dS p 漂dpp Edxdx净复合率：Up其它因素的产生率用表示,就可得空穴的连续性方程如

30、下：pDp2ppEpppEgpp2 xxtx5.8 已知半无限大硅单晶300K 时本征载流子浓度ni1 5.10 10cm3,掺入浓度为的受主杂质,（1） 求其载流子浓度和电导率；（ 2）再 在 其 中 掺 入 浓 度 为 10 15cm-3 的 金 , 并 由 边 界 稳 定 注 入 非 平 衡 电 子 浓 度 为10 3n 0 10 cm,假如晶体中的电场可以忽视,求边界处电子扩散电流密度；注：电离杂质浓度分别为 10 15cm-3 和 2 10 15cm-3 时,电子迁移率分别为 1300 和1200cm 2/V.s ,空穴迁移率分别为 500 和 450cm 2/V.s ；r n=6.

31、3 10-8cm 3/s ；r p=1.15 10-7cm 3/s ；19q 1 . 6 10 C；在 300K的温度下,k 0 T 0 . 026 eV08 10 答：名师归纳总结 （1）此温度条件下,该半导体处于强电离区,就多子浓度cmp01 . 510 10cm3第 13 页,共 19 页少子浓度n0n i2/p0.1525 10cm3；（3 分）电导率qpp1 6.101950015 100 . 08/- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - （2）此时扩散电流密度：JqDnn 0qDnn 0Lnn将Dnnk0T与n1n代 入 上 式 ：Jqnk0TN

32、trn n0； 取 电 子 迁 移 率 为qNtr1200cm 2/V.s并将其它数据代入上式,得电流密度为7.09 10-5A/cm 2 第七章金属半导体接触7.1 功函数7.1 接触电势差两种具有不同功函数的材料相接触后,由于两者的费米能级不同导致载流子的流淌,从而在两者间形成电势差,称该电势差为接触电势差；7.1 电子亲和能 导带底的电子摆脱束缚成为自由电子所需的最小能量；7.2 试用能级图定性说明肖特基势垒二极管的整流作用；答：以 n 型半导体形成的肖特基势垒为例,其各种偏压下的能带图如下 ns-qV ns-V s+V 用Jm ns-V s+V EFm EFs 负偏压零偏压正偏压如用J

33、sm表示电子由半导体发射到金属形成的电流；s表示电子由金属发射到半导体形成的电流,就零偏时JmsJsm系统处于平稳状态,总电流为零；正偏时 金属接正电位 V0,偏压与势垒电压反向,半导体一侧势垒高度下降,而金属一侧势垒高度不变,如能带图所示；所以Jms保持不变；非简并情形下,载流子浓度听从波氏分布,由此可得名师归纳总结 JsmexpVq第 14 页,共 19 页k T- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 反偏时 V0,偏压与势垒电压同向,半导体一侧势垒高度上升,而金属一侧势垒高度仍不变,如能带图所示；因此 J s m 随 V 反向增大而减小,J m s 保

34、持不变；J s m 很快趋近于零,所以反向电流很快趋近于饱和值 J m s；由于 ns 较大,所以反向饱和电流较小；综上所述,说明白阻挡层具有整流作用,这就是肖特基势垒二极管的工作原理；7.3 欧姆接触欧姆接触是指金属和半导体之间形成的接触电压很小,基本不转变半导体器件特性的非整流接触；第八章 MIS 结构8.1 表面态它是由表面因素引起的电子状态,这种表面因素通常是悬挂键、表面杂质或缺陷, 表面态在表面处的分布几率最大；8.1. 达姆表面态表面态是由表面因素引起的电子状态,这种表面因素通常是悬挂键、表面杂质或缺陷,表面态在表面处的分布几率最大；其中悬挂键所打算的表面太是达姆表面态8.2 表面

35、电场效应在半导体 MIS 结构的栅极施加栅压后,半导体表面的空间电荷区会随之发生变化,通过掌握栅压可使半导体表面出现出不同的表面状态,这种现象就是所谓的表面电场效应；8.2 利用耗尽层近似,推导出MIS 结构中半导体空间电荷区微分电容的表达式；依据耗尽层近似：qNA2 d VqNA就耗尽层内的伯松方程：2 dxrs0结合边界条件：体内电势为零,体内电场为零；名师归纳总结 可得空间电荷层厚度的表达式为：Xd2rs0 VSQ 随第 15 页,共 19 页qNA就由Q SqN Xd可得CsQsNAqrs01 2rsd0Vs2VsX8.2 以 p 型半导体形成的抱负MIS 结构为例,定性说明半导体空间

36、电荷层电荷面密度- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 表面势 Vs的变化规律,并画出相应的 Q-Vs关系曲线；答：相应的Q-Vs曲线如下图所示；MIS 结构,当Vs 为零时半导体表面处于平带状态,此时空对于 p 型半导体形成的抱负间电荷层在qVSk 0T的范畴内可以认为是一个固定电容,即平带电容；因此QVS当 Vs向负方向变化时,空间电荷层从平带状态变为多子积累状态,此时当0VS2 V BQexpqV S2 k 0T时,空间电荷层从平带状态变为耗尽和弱反型状态,此时可利用耗尽层近似来确定电荷与表面势间的关系,因此当V S2 VBQV S1/2时,空间电荷层

37、从弱反型状态变成强反型,因此电荷与表面势间的关系逐渐变为QexpqVS2 k 0T8.3 平带电压使半导体表面处于平带状态所加的栅电压；8.3 开启电压使半导体空间电荷层处于临界强反型时,在MIS 结构上所加的栅压；在 MIS 结构中,当半导体表面处于临界强反型时,栅极与衬底间所加的电压为开启电压；名师归纳总结 8.3 导出抱负MIS 结构的开启电压随温度变化的表达式；第 16 页,共 19 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 当表面势 VS等于 2VB时所对应的栅压为开启电压VT,下面以 p 型半导体形成的MIS 结构为例给出其表达式；明显V TV 0V S2 VB2 V B2V Bn iexpqVBNAdm