半導體物理學知識重點總結 精

2022-11-14 00:39:04 字數 2930 閱讀 3381

半導體物理知識點總結附重要名詞解釋是過剩矽離子。 霍爾效應將通有 x 方向電流的晶體置於 z 方向的磁場中,則在洛侖磁力作用下在 y 方向會產生附加電場,這種現象被稱為霍爾效應。 霍爾角在磁場作用下,半導體中的電流可能與電場不在同一方向上,兩者間的夾角稱為霍爾角。

以 p 型半導體為例,簡要說明霍耳效應的形成機理。 若半導體沿 x 方向通電流,z 方向加磁場,則在 y 方向將產生橫向電場,該現象稱為霍耳效應產生的橫向電場稱為霍耳電場 ey, 它與 x 方向電流密度 jx 和 z 方向磁感應強度 bz 成正比, 比例係數成為霍耳係數。是由於運動電荷受落侖茲力作用的結果。

穩定條件下,橫向電流為零,則由此可得: fe fb 0 e y vx bz jx bz pq 顯然,對於 p 型半導體: rh 1 pq 6.

簡併半導體&非簡併半導體: 若費公尺能級進入了導帶,說明 n 型雜質摻雜濃度很高(即 nd 很大;也說明了導帶底附近的量子態基本上被電子所佔據了。若費公尺能級進入了價帶,說明 p 型雜質摻雜濃度很高(即 na 很大;也說明了價帶頂附近的量子態基本上被空穴所佔據了。

此時要考慮泡利不相容原理,而玻爾茲曼分布不適用,必須用費公尺分布函式。這此情況稱為載流子的簡併化。 發生載流子簡併化的半導體稱為簡併半導體.

簡併化的標準重要名詞解釋 16

1. 有效質量: 粒子在晶體中運動時具有的等效質量,它概括了半導體內部勢場的作用。

2. 費公尺能級: 費公尺能級是 t=0 k 時電子系統中電子佔據態和未佔據態的分界線,是 t=0 k 時系統中電子所能具有的最高能量。

3. 準費公尺能級: 半導體處於非平衡態時,導帶電子和價帶空穴不再有統一的費公尺能級,但可以認為它們各自達到平衡, 相應的費公尺能級稱為電子和空穴的準費公尺能級。

4. 金剛石型結構: 金剛石結構是一種由相同原子構成的複式晶體,它是由兩個麵心立方晶胞沿立方體的空間對角線彼此位移四分之一空間對角線長度套構而成。

每個原子周圍都有 4 個最近鄰的原子,組成乙個正四面體結構。 5. 閃鋅礦型結構:

閃鋅礦型結構的晶胞,它是由兩類原子各自組成的麵心立方晶格,沿空間對角線彼此位移四分之一空間對角線長度套構而成。 6. n 型半導體:

在純淨的矽晶體中摻入五價元素(如磷) ,使之取代晶格中矽原子的位置,就形成了 n 型半導體。 7. p 型半導體 :

在純淨的矽晶體中摻入三價元素(如硼) , 使之取代晶格中矽原子的位置,形成 p 型半導體。 8. 狀態密度:

在能帶中能量 e 附近每單位能量間隔內的量子態數 9. 費公尺分布函式 : 大量電子在不同能量量子態上的統計分布 10.

非平衡載流子: 半導體處於非平衡態時,比平衡態時多出來的那一部分載流子稱為非平衡載流子。δp=δn 11.

直接復合: 電子從導帶直接躍遷至價帶與空穴相遇而復合。 12.

間接復合 : 電子通過禁帶中的能級而躍遷至價帶與空穴相遇而復合。 13.

施主能級:通過施主摻雜在半導體的禁帶中形成缺陷能級, 被子施主雜質束縛的電子能量狀態稱施主能級。 14 受主能級:

通過受主摻雜在半導體的禁帶中形成缺陷能級。正常情況下,此能級為空穴所佔據,這個被受主雜質束縛的空穴的能量狀態稱為受主能級。 15.

陷阱中心:半導體中的雜質和缺陷在禁帶中形成一定的能級,這些能級具有收容部分非平衡載流子的作用,雜質能級的這種積累非平衡載流子的作用稱為陷阱效應。把產生顯著陷阱效應的雜質和缺陷稱為陷阱中心。

16.復合中心: 半導體中的雜質和缺陷可以在禁帶中形成一定的能級,對非平衡載流子的壽命有很大影響。

雜質和缺陷越多,壽命越短,雜質和缺陷有促進復合的作用,把促進復合的雜質和缺陷稱為復合中心。 (2 分) 17 等電子復合中心:等電子復合中心:

在ⅲ-ⅴ族化合物半導體中摻入一定量的與主原子等價的某種雜質原子,取代格點上的原子。由於雜質原子和主原子之間電負性的差別, 中性雜質原子可以束縛電子或空穴而成為帶電中心,帶電中心會吸引和被束縛載流子符號相反的載流子,形成乙個激子束縛態。 18.

遷移率:單位電場作用下,載流子獲得的平均定向運動速度,反映了載流子在電場作用下的輸運能力,是半導體物理中重要的概念和引數之一。遷移率的表示式為:

μ =qτ /m* 。可見,有效質量和弛豫時間(散射)是影響遷移率的因素。 19.

漂移運動: 載流子在電場作用下的運動。總漂移電流密度方程 j j n j p (nq n pq p e 20.

擴散運動 :當半導體內部的載流子存在濃度梯度時,引起載流子由濃度高的地方向濃度低的地方擴散,擴散運動是載流子的有規則運動。電子擴散電流 j p ,diff qd p dp dx j n , diff qdn dn dx 空穴擴散電流 21.

簡併半導體: 對於重摻雜半導體,費公尺能級接近或進入導帶或價帶,導帶/價帶中的載流子濃度很高,泡利不相容原理起作用,電子和空穴分布不再滿足玻耳茲曼分布,需要採用費公尺分布函式描述。稱此類半導體為簡併半導體 。

滿足的條件為 22.非簡併半導體: 摻雜濃度較低,其費公尺能級 ef 在禁帶中的半導體 ; 半導體中載流子分布可由經典的玻爾茲曼分布代替費公尺分布描述時,稱之為非簡併半導體 23 遷移率:

單位電場作用下,載流子獲得的平均定向運動速度,反映了載流子在電場作用下的輸運能力,是半導體物理中重要的概念和引數之一。遷移率的表示式為:μ=qτ /m* 。

可見,有效質量和弛豫時間(散射)是影響遷移率的因素。 4、俄歇復合電子與空穴復合的方式之一,屬非輻射復合,其中沒有光子的發射。 載流子從高能級向低能級躍遷,發生導帶電子與價帶空穴復合時,不是通過輻射光子或聲子的方式釋放能量,而是通過碰撞將多餘的能量傳遞給另乙個載流子,使這個載流子被激發到能量更高的能級上去。

然後,獲得高能的載流子通過與晶格的連續散射方式(不斷放出聲子)逐漸釋放其較高動能的過程。 帶間俄歇復合在窄禁帶半導體中及高溫情況下起著重要作用,而與雜質和缺陷有關的俄歇復合過程,則常常是影響半導體發光器件發光效率的重要原因。 1、遷移率參***:

單位電場作用下,載流子獲得的平均定向運動速度,反映了載流子在電場作用下的輸運能力, 是半導體物理中重要的概念和引數之一。遷移率的表示式為: 可見,有效質量和弛豫時間(散射)是影響遷移率的因素。

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