青岛科技大学半导体总复习.doc

熟悉了解第一章半导体物理基础一、能带理论1、能带的形成、结构:导带、价带、禁带当原子结合成晶体时,原子最外层的价电子实际上是被晶体中所有原子所共有,称为共有化。共有化导致电子的能量状态发生变化,产生了密集能级组成的准连续能带---能级分裂价带:绝对0度条件下被电子填充的能量最高的能带;结合成共价键的电子填充的能带。导带:绝对0度条件下未被电子填充的能量最低的能带2、导体、半导体、绝缘体的能带结构特点禁带的宽度区别了绝缘体和半导体;而禁带的有无是导体和半导体、绝缘体之间的区别;绝缘体是相对的,不存在绝对的绝缘体。3、导电的前提:不满带的存在二、掺杂半导体1、两种掺杂半导体的能级结构。2、杂质补偿的概念三、载流子统计分布1、费米函数、费米能级:公式1-7-9和1-7-10,及其简化公式1-7-11和1-7-122、质量作用定律,只用于本征半导体:公式1-7-273、用费米能级表示的载流子浓度:公式1-7-28和1-7-294、杂质饱和电离的概念(本征激发)5、杂质半导体费米能级的位置:公式1-7-33和1-7-37。意义(图1-13,费米能级随着掺杂浓度和温度的变化)。6、杂质补充半导体的费米能级四、载流子的运输1、()载流子的运动模式:散射-漂移-散射。平均弛豫时间的概念2、迁移率,物理意义:公式1-9-4和1-9-5(迁移率与电子自由运动时间和有效质量有关),迁移率与温度和杂质浓度的关系3、电导率,是迁移率的函数:公式1-9-10和1-9-114、在外电场和载流子浓度梯度同时存在的条件下,载流子运输公式:1-9-24~1-9-275、费米势:公式1-10-5:电势与费米能级的转换6、以静电势表示的载流子浓度1-10-6和1-10-7或1-10-9和1-10-107、爱因斯坦关系:反映了扩散系数和迁移率的关系。在非热平衡状态下也成立。公式1-10-11和1-10-12五、非平衡载流子1、概念:平衡与非平衡(能带间的载流子跃迁);过剩载流子2、大注入和小注入3、产生率、复合率、净复合率4、非平衡载流子的寿命:从撤销外力,到非平衡载流子消失。单位时间内每个非平衡载流子被复合掉的概率,净负荷率5、载流子的寿命:反映衰减快慢的时间常数,标志着非平衡载流子在复合前平均存在的时间6、准费米能级1-12-1、1-12-27、直接复合、间接复合8、非平衡少子寿命与本征半导体的关系:在掺杂半导体中,非平衡少子的寿命比在本征半导体中的短,和多子浓度成反比,即与杂质浓度成反比。9、基本控制方程:1-15-3、1-15-4、1-15-2参考题请画出导体、半导体、绝缘体的能带结构示意图,并解释它们之间的区别。请画出N型半导体和P型半导体的能带结构,指出施主杂质和受主杂质的位置,并解释原因。请写出费米函数,并解释费米函数的意义。什么是费米能级?什么是质量作用定律?它的适用范围?请写出N型和P型半导体的费米能级公式,并解释其费米能级与掺杂浓度和温度之间的关系。填空:能带理论提出:一个晶体是否具有导电性,关键在于它是否有不满的能带存在。填空:杂质以替位的方式掺入硅晶体中。请写出电子和空穴迁移率和电导率的公式,并解释迁移率的物理意义。什么是爱因斯坦关系式?在非热平衡状态下也成立。名词解释:有效质量,杂质补偿,本征半导体,本征激发,杂质饱和电离,平均自由时间,费米势,过剩载流子,大注入,小注入,产生率,复合率,净复合率,非平衡载流子的寿命,第二章PN结一、热平衡PN结1、PN结的形成,能带图形成原理以及结构(会画)2、突变和缓变PN结3、PN结的内建电势2-1-7和2-1-194、电势和电场的面积关系:5、泊松方程:电荷密度、电场、电势的关系二、加偏压的PN结1、能带的变化特点:偏离平衡态,出现准费米能级(图2-5);2、扩散近似;正向注入和反向抽取:边界处少子浓度与外加偏压的关系3、边界条件2-2-1和2-2-12三、理想PN结的直流电流-电压特性1、理想情况的几个假设:(1)~(4)2、能够画出正、反偏压下PN结少子分布、电流分布和总电流示意图。(图2-7、2-8)3、公式2-3-16及其近似2-3-224、空穴和电子的扩散长度表达式及意义。空穴和电子的扩散长度表达式及意义(两个意义:扩散区域;少子扩散电流衰减为1/e)。空穴扩散区、电子扩散区四、空间电荷区的复合电流和产生电流1、图2-11,分三个阶段低偏压:空间电荷区的复合电流占优势偏压升高:扩散电流占优势更高偏压:串联电阻的影响出现了五、隧道电流1、了解隧道电流的概念及产生条件。2、江崎二极管的电流-电压特性(图2-13)六、I-V特性的温度依赖关系1、图2-14和2-15:在相同电压下,电流随温度升高。七、耗尽层电容(势垒电容、结电容)和扩散电容1、概念、形成原因2、扩散电容在低频正向偏压下特别