半导体11总复习课.ppt

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1、半导体物理学总复习课 知识点基本概念:闪锌矿结构，金刚石结构，有效质量，迁移率，施主能级，费米面，布里渊区，点缺陷，状态密度，直接复合，受主能级，空穴，费米分布，载流子的漂移，本征载流子，爱因斯坦关系，陷阱效应，回旋共振，热载流子 基本原理与公式 （1-33）（2-2）（2-3）有效质量 施主电离能 受主电离能 费米分布玻尔兹曼分布5这时费米分布函数转化为玻耳兹曼分布函数此时,费米分布函数近似为量子态密度状状状状态态态态密密密密度度度度g g g g(E E E E)：所以，导带底附近的状态密度为所以，导带底附近的状态密度为:状态密度随电子的能量呈抛物状态密度随电子的能量呈抛物线关系线关系EC

2、gc(E)E 价带顶附近的状态密度可表为：价带顶附近的状态密度可表为：平衡时平衡时导带电子浓度导带电子浓度N NC C为为导带的有效状态密度，导带的有效状态密度，N Nc c正比于正比于T T3/23/2 ，是，是温度的函数。温度的函数。平衡时价带空穴浓度平衡时价带空穴浓度 N NV V为价带的有效状态密度为价带的有效状态密度为空穴占据能量为为空穴占据能量为E EV V的量子态的几的量子态的几率。率。载流子浓度的乘积式中禁带宽度式中禁带宽度Eg也随温度发生变化，也随温度发生变化，故载流子浓度的乘积是温度的函数。故载流子浓度的乘积是温度的函数。本征载流子浓度及费米能级本征载流子浓度及费米能级本征

3、半导体特征本征半导体特征 Eg随温度变化，故本随温度变化，故本征载流子浓度也随温征载流子浓度也随温度变化度变化。平衡时杂质半导体的载流子浓度平衡时杂质半导体的载流子浓度单掺杂单掺杂n型型半导体半导体单掺杂单掺杂p型半导体型半导体一般情况下一般情况下（既掺施主杂质，又掺受主杂质）（既掺施主杂质，又掺受主杂质）平衡时制约载流子浓度的因素：平衡时制约载流子浓度的因素：掺杂掺杂类型与类型与温度温度低温弱电离区低温弱电离区中间电离区中间电离区强电离区强电离区过渡区过渡区高温本征激发区高温本征激发区掺掺杂杂分分类类温温区区分分类类杂质电离度随温度变化的关系（n型）电子占据施主能级的概率电子占据施主能级的概

4、率fD(E)未电离的施主浓度未电离的施主浓度已电离的施主浓度已电离的施主浓度+各温区电离情况及载流子组分变化各温区电离情况及载流子组分变化（1）低温弱电离区：未完全电离区低温弱电离区：未完全电离区（4）过渡温度区过渡温度区:完全电离区，完全电离区，开始有少量本征激发。开始有少量本征激发。(3)强电离区强电离区：完全电离区：完全电离区(2)中间电离区中间电离区:未完全电离未完全电离区区(5)高温本征激发区：高温本征激发区：各温区费米能级位置各温区费米能级位置（1）低温弱电离区：未完全电离区低温弱电离区：未完全电离区（4）过渡温度区过渡温度区:完全电离区，完全电离区，开始有少量本征激发。开始有少量

5、本征激发。(3)强电离区强电离区：完全电离区：完全电离区(2)中间电离区中间电离区:未完全电离未完全电离区区(5)高温本征激发区：高温本征激发区：单掺杂单掺杂n型型半导体在不同温度下的载流半导体在不同温度下的载流子浓度：子浓度：重点在强电离区与过渡区强电离区过渡区先求多子（电子）浓度再求少子浓度先求多子（电子）浓度得再求少子浓度单掺杂单掺杂p型型半导体在不同温度下的载流半导体在不同温度下的载流子浓度：子浓度：重点在强电离区与过渡区强电离区过渡区先求多子（空穴）浓度再求少子浓度先求多子（空穴）浓度得再求少子浓度杂质的补偿作用（杂质的补偿作用（ND NA）强电离区过渡区先求多子（电子）浓度再求少子

6、浓度先求多子（电子）浓度得再求少子浓度杂质的补偿作用（杂质的补偿作用（NAND）强电离区过渡区先求多子（空穴）浓度再求少子浓度先求多子（空穴）浓度得再求少子浓度半导体的电导率 半导体的电导率半导体的电导率对于n型半导体（np）对于p型半导体（pn）对于本征半导体（npni)电导率的改变因素图4-16AB段:BC段:C段:非平衡载流子的光注入平衡时光注入后从非平衡到平衡的过程非平衡载流子的寿命复合过程引起非平衡载流子的减少,随时间做指数衰减。非平衡载流子的复合率:单位时间单位体积内复合消失的电子-空穴对的数目。达到稳定状态载流子复合率载流子产生率载流子的净复合率非平衡载流子复合率p/载流子的输运爱因斯坦关系扩散长度