固体物理学-第6章半导体.pptVIP

目录6.3.2非平衡载流子的扩散长度当存在浓度梯度时，非平衡载流子会形成扩散运动均匀光照射半导体表面，产生由体内指向体表的非平衡载流子浓度梯度，使其向体内扩散，最后会形成稳定的分布对N型半导体，p为少子，为非平衡少数载流子表示，单位时间通过垂直于x轴单位面积的空穴数定义，空穴扩散流密度其中为非平衡载流子空穴的扩散系数；负号表示扩散流方向与浓度梯度的方向相反目录在x→x+dx范围内，单位时间内由于扩散增加的空穴数增加的空穴浓度而第一项为某区域中载流子的变化率，第二项表扩散，第三项表复合载流子的连续性方程xx+dx目录稳定后稳态解为边界条件则为非平衡空穴的扩散长度1、表征非平衡空穴扩散的平均深度2、即目录同理，对P型半导体有：当在光照的同时，在x方向加上电场E时，非平衡载流子除了做扩散运动，还沿电场方向做漂移运动空穴扩散流密度电子扩散流密度定义迁移率实验和理论可证明即，爱因斯坦关系6.4PN结1.PN结的构成一部分是N型半导体材料一部分是P型半导体材料2.PN结的掺杂方式a.合金法（合金结、突变结）工艺：高温熔融——降温凝固特点：在n、p型区，杂质各均匀分布；在交界面处突变b.扩散法（扩散结、缓变结）工艺：氧化、扩散特点：杂质分布由扩散过程及杂质补偿决定；杂质浓度逐渐变化3.PN结的主要性质电流随电压变化特性反向状态正向状态不同方向的电阻相差很大——P-N结可以作为整流元件——单向导电性平衡P-N结，即无外加电压的P-N结6.4.1平衡PN结特性1.空间电荷区载流子浓度梯度→扩散→破坏电中性→自建电场→漂移电流→与扩散电流动态平衡→零净电流pn结附近的电离施主和电离受主所带的电荷称为空间电荷；空间电荷所存在的区域称为空间电荷区6.4PN结1.PN结的构成一部分是N型半导体材料一部分是P型半导体材料2.PN结的掺杂方式a.合金法（合金结、突变结）工艺：高温熔融——降温凝固特点：在n、p型区，杂质各均匀分布；在交界面处突变b.扩散法（扩散结、缓变结）工艺：氧化、扩散特点：杂质分布由扩散过程及杂质补偿决定；杂质浓度逐渐变化*就是铟砷化镓（InGaAs），电子在InGaAs中的传输速度是硅的数倍。InGaAs晶体管的优点是能够减少芯片尺寸，提高信息处理的速度*第六章 半导体6.3非平衡载流子浓度6.2平衡载流子浓度6.1半导体的特性和类型6.4P-N结返回总目录6.1半导体的特性和类型目录导带价带由于能隙小，价带中的电子可以被热激发至导带。导带中的电子和价带中的空穴二者都对电导率有贡献价电子刚好把一个能带填满，上一能带全空，禁带窄由价电子填满的最高的满带称价带最低的空带存在被激发的电子时可导电,称为导带导带的最低点和价带最高点之间的能量差称为能带隙半导体的能带结构：6.1.1半导体的一般特性目录1.热敏性：电子由价带更多地跃往导带，2.光敏性：光照或高能粒子辐射，激发跃迁，3.掺杂性：掺特定杂质原子可大大提高导电性纯Si掺千万分一Ｐ原子时４.强Hall效应及温差效应Hall系数半导体中载流子浓度比金属中自由电子浓度小得多，６.1.2半导体的类型半导体的分类：目录按材料组成分元素半导体（Si,Ge…)化合物半导体(Ⅲ-Ⅴ族GaAs、Ⅱ-Ⅵ族ZnO、Ⅳ-Ⅳ族SiC，多元半导体等）按原子的排列的方式分晶体半导体非晶态半导体按材料的种类分无机半导体有机半导体按掺杂情况分本征半导体掺杂半导体n型p型二、杂质半导体：有杂质的半导体；由于杂质原子可以放出或吸纳电子，导带中电子的浓度一般不等于价带中空穴的浓度。一、本征半导体：无任何杂质原子的半导体；导带中的电子全部来自价带，故导带中电子的浓度与价带中空穴的浓度相当，电导率较低，一般不单独使用。目录目录施主杂质和施主能级（１）Ｎ型半导体（电子型半导体）４价Si（Ge）中，掺入５价的Ｐ（As）当5价原子取代4价原子位置后，能够把多余的一个价电子释放到导带而产生导电电子并形成正电中心，称它们为施主杂质（n型杂质）；其在禁带中形成杂质能级，称为施主能级（ED)成键后，5价原子多一个价电子目录施主电离能为借用类氢原子模型，可得施主杂质的电离能比晶体的禁带宽度小得多，很接近，杂质原子几乎全部电离．电子脱离杂质原子