半导体物理与器件复习94324.docVIP

一、选择填空 1. 非平衡载流子寿命公式 2. 本征载流子浓度公式 为本征半导体中电子浓度，为禁带宽度 本征半导体概念 把晶体中不含有杂质原子的材料定义为本征半导体。 （纯净的单晶半导体称为本征半导体 ） 4. 半导体功函数概念：功函数是指真空电子能级E0与半导体的费米能级EF之差。 5. 单位晶胞中原子占据的百分比，原子的数目 6. N型半导体，P型半导体的概念 P87 N型半导体：由于施主杂质原子增加导带电子，但并不产生价带空穴，此时的半导体称为N型半导体； P型半导体：受主杂质原子能在价带中产生空穴，但不在导带中产生电子，我们称这种半导体为P型半导体。 载流子的迁移率和扩散系数，爱因斯坦关系式，影响载流子的迁移率的因素，两种散射机制 影响迁移率的主要因素有能带结构（载流子有效质量）、温度和各种散射机构。两种散射:晶格散射（声子散射）和电离杂质能散射。 8. PN结击穿的类型，机制：P186雪崩击穿 齐纳击穿 9.金属、半导体、绝缘体的本质区别，半导体的几种类型 绝缘体的电阻率非常大，而与之对应的电阻率则非常小，其本质是没有用来形成漂移电流的粒子，绝缘体的带隙能量Eg通常为3.5~6eV. 半导体的电阻率是可调的，它可以变化几个数量级，其带隙能量大约为1eV. 金属具有非常底的电阻率，金属材料表现出很高的电导率（能带图P60） 二、名词解释和简答题 1. 空间电荷区：冶金结两侧由于n区内施主电离和p区内受主电离而形成的带净正电与负电的区域。 存储时间：当pn结二极管由正偏变为反偏时，空间电荷区边缘的过剩少子浓度由稳态值变成零所用的时间。 费米能级：用简单的话说，该能量在T=0K时高于所有被电子填充的状态的能量，而低于所有空状态能量。 准费米能级：在非平衡状态下，由于导带和价带在总体上处于非平衡，因此就不能用统一的费米能级来描述导带中的电子和价带中的空穴按能量的分布问题。但由于导带中的电子和价带中的空穴按能量在各自的能带中处于准平衡分布，可以有各自的费米能级称为准费米能级金属和半导体材料相接触的时候，在界面处半导体的能带弯曲，形成肖特基势垒。势垒的存在才导致了大的界面电阻。因为在耗尽层近似下可认为p-n结中的空间电荷就是电离杂质中心的电荷，则当掺杂浓度较高时，所需要的耗尽层厚度就较窄，其中的电荷就足以产生平衡扩散作用的内建电场。相反，掺杂浓度较低时，就需要较宽的耗尽层。但是耗尽层厚度与掺杂浓度之间并非简单的反比关系（对于突变结，是平方根的反比关系；对于线性缓变结，是立方根的反比关系）齐纳击穿通常发生在掺杂浓度很高的PN结内。由于掺杂浓度很高，PN结很窄，这样即使施加较小的反向电压，结层中的电场却很强。在强电场作用下，会强行促使PN结内原子的价电子从共价键中拉出来，形成电子一空穴对，从而产生大量的载流子。它们在反向电压的作用下，形成很大的反向电流，出现了击穿。显然，齐纳击穿的物理本质是场致电离。当P型半导体和N型半导体结合在一起时，由于交界面处存在 载流子浓度的差异 ，这样电子和空穴都要 从浓度高的地方向浓度低的地方扩散 。但是，电子和空穴都是带电的，它们扩散的结果就使P区和N区中原来的电中性条件破坏了。P区一侧因失去空穴而留下不能移动的负离子，N区一侧因失去电子而留下不能移动的正离子。这些不能移动的带电粒子通常称为 空间电荷 ，它们集中在P区和N区交界面附近，形成了一个很薄的空间电荷区，这就是我们所说的 PN结 。Eg）被激发到导带成为导电电子的过程就是本征激发。其结果是在半导体中出现成对的电子-空穴对。如果温度升高，则禁带宽度变窄，跃迁所需的能量变小，将会有更多的电子被激发到导带中 10. 什么叫浅能级杂质？它们电离后有何特点？ 浅能级杂质就是指在半导体中、其价电子受到束缚较弱的那些杂质原子，往往就是能够提供载流子——电子或空穴的施主、受主杂质；它们在半导体中形成的施主能级接近导带，受主能级接近价带，因此称其为浅能级杂质。 浅能级杂质是指其杂质电离能远小于本征半导体的禁带宽度的杂质。 它们电离后将成为带正电（电离施主）或带负电（电离受主）的离子，并同时向导带提供电子或向价带提供空穴声子是晶体中晶体结构集体激发的准粒子，化学势为零，服从玻色-爱因斯坦统计，是一种玻色子。