半导体物理之名词解释
半导体物理名词解释

半导体物理名词解释1.单电子近似:假设每个电子是在周期性排列且固定不动的原子核势场及其他电子的平均势场中运动。
该势场是具有与晶格同周期的周期性势场。
2.电子的共有化运动:原子组成晶体后,由于电子壳层的交叠,电子不再完全局限在某一个原子上,可以由一个原于转移到相邻的原子上去,因而,电子将可以在整个晶体中运动。
这种运动称为电子的共有化运动。
3.允带、禁带: N个原子相互靠近组成晶体,每个电子都要受到周围原子势场作用,结果是每一个N度简并的能级都分裂成距离很近能级,N个能级组成一个能带。
分裂的每一个能带都称为允带。
允带之间没有能级称为禁带。
4.准自由电子:内壳层的电子原来处于低能级,共有化运动很弱,其能级分裂得很小,能带很窄,外壳层电子原来处于高能级,特别是价电子,共有化运动很显著,如同自由运动的电子,常称为“准自由电子”,其能级分裂得很厉害,能带很宽。
6.导带、价带:对于被电子部分占满的能带,在外电场的作用下,电子可从外电场中吸收能量跃迁到未被电子占据的能级去,形成了电流,起导电作用,常称这种能带为导带。
下面是已被价电子占满的满带,也称价带。
8.(本证激发)本征半导体导电机构:对本征半导体,导带中出现多少电子,价带中相应地就出现多少空穴,导带上电子参与导电,价带上空穴也参与导电,这就是本征半导体的导电机构。
9.回旋共振实验意义:这通常是指利用电子的回旋共振作用来进行测试的一种技术。
该方法可直接测量出半导体中载流子的有效质量,并从而可求得能带极值附近的能带结构。
当交变电磁场角频率W等于回旋频率Wc时,就可以发生共振吸收,Wc=qB/有效质量10.波粒二象性,动量,能量P=m0v E=12P2m0P=hk1.间隙式杂质:杂质原子位于晶格原子间的间隙位置,称为间隙式杂质。
2.替位式杂质:杂质原子取代晶格原子而位于晶格点处,称为替位式杂质。
3.施主杂质与施主能级:能够释放电子而产生导电电子并形成正电中心。
它们称为施主杂质或n型杂质。
半导体物理名词解释

1.单电子近似:假设每个电子是在周期性排列且固定不动的原子核势场及其他电子的平均势场中运动。
该势场是具有与晶格同周期的周期性势场。
2.电子的共有化运动:原子组成晶体后,由于电子壳层的交叠,电子不再完全局限在某一个原子上,可以由一个原于转移到相邻的原子上去,因而,电子将可以在整个晶体中运动。
这种运动称为电子的共有化运动。
3.允带、禁带:N个原子相互靠近组成晶体,每个电子都要受到周围原子势场作用,结果是每一个N度简并的能级都分裂成距离很近能级,N个能级组成一个能带。
分裂的每一个能带都称为允带。
允带之间没有能级称为禁带。
4.准自由电子:内壳层的电子原来处于低能级,共有化运动很弱,其能级分裂得很小,能带很窄,外壳层电子原来处于高能级,特别是价电子,共有化运动很显著,如同自由运动的电子,常称为“准自由电子〞,其能级分裂得很厉害,能带很宽。
6.导带、价带:对于被电子局部占满的能带,在外电场的作用下,电子可从外电场中吸收能量跃迁到未被电子占据的能级去,形成了电流,起导电作用,常称这种能带为导带。
下面是已被价电子占满的满带,也称价带。
8.〔本证激发〕本征半导体导电机构:对本征半导体,导带中出现多少电子,价带中相应地就出现多少空穴,导带上电子参与导电,价带上空穴也参与导电,这就是本征半导体的导电机构。
9.盘旋共振实验意义:这通常是指利用电子的盘旋共振作用来进行测试的一种技术。
该方法可直接测量出半导体中载流子的有效质量,并从而可求得能带极值附近的能带结构。
当交变电磁场角频率W等于盘旋频率Wc时,就可以发生共振吸收,Wc=qB/有效质量10.波粒二象性,动量,能量P=m0v E=12P2m0P=hk1.间隙式杂质:杂质原子位于晶格原子间的间隙位置,称为间隙式杂质。
2.替位式杂质:杂质原子取代晶格原子而位于晶格点处,称为替位式杂质。
3.施主杂质与施主能级:能够释放电子而产生导电电子并形成正电中心。
它们称为施主杂质或n型杂质。
半导体物理中的名词解释

半导体物理中的名词解释引言半导体物理是研究半导体材料与器件特性及其应用的学科领域。
在这个领域中,涉及了许多专有名词和概念。
本文将对部分半导体物理中的名词进行解释,帮助读者更好地理解和掌握半导体物理的基础知识。
1. 半导体半导体是指在温度较低时具有介于导体和绝缘体之间电导率的物质。
其导电性能可以通过外加电场或温度的改变而变化。
在半导体中,电子的能带结构起着关键作用。
常见的半导体材料包括硅和锗。
2. 能带能带是描述电子能量状态的概念,常见的有价带和导带。
价带是较低能量的电子能级,而导带是较高能量的电子能级。
能带间的能隙是指两个能带之间的能量差异。
3. 底带和势垒底带是指位于能量较低的束缚态能级,例如价带。
势垒是指在能带之间建立的电势差。
在半导体中,势垒可以通过外加电场或杂质掺入来调节。
4. 载流子载流子是指在半导体中参与电荷输运的粒子,包括电子和空穴。
电子的运动带负电荷,而空穴则带正电荷。
在半导体中,载流子的浓度和运动性质对于电导率至关重要。
5. 禁带宽度和掺杂禁带宽度是指价带和导带之间的能隙。
掺杂是通过引入杂质来改变半导体的导电性能。
掺杂可以分为n型和p型掺杂,分别引入电子和空穴作为载流子。
6. PN结和二极管PN结是指将n型半导体和p型半导体相接触形成的结构。
PN结具有整流特性,发挥了二极管的作用。
当正向偏置时,电流可以流过结;而反向偏置时,电流则被阻塞。
7. MOS结和场效应晶体管MOS结是指金属氧化物半导体结。
它是指在绝缘体上形成金属-氧化物-半导体结构。
MOS结构被广泛应用于场效应晶体管中。
场效应晶体管是一种控制门电压来调节电流的半导体器件。
8. 肖特基结和肖特基二极管肖特基结是一种由金属和半导体形成的结。
肖特基结具有快速开关特性和低电压降,被用于高频和高速电子器件。
肖特基二极管是利用肖特基结制成的二极管。
9. 光电效应和光电二极管光电效应是指当光照射到半导体材料时,激发电子从价带跃迁到导带的现象。
半导体物理学名词解释

半导体物理学名词解释1、直接复合:电子在导带与价带间直接跃迁而引起非平衡载流子的复合。
2、间接复合:指的是非平衡载流子通过复合中心的复合。
3、俄歇复合:载流子从高能级向低能级跃迁发生电子-空穴复合时,把多余的能量传给另一个载流子,使这个载流子被激发到能量更高的能级上去,当它重新跃迁回到低能级时,多余的能量常以声子的形式放出,这种复合称为俄歇复合,显然这是一种非辐射复合。
4、施主杂质:V族杂质在硅、锗中电离时,能够施放电子而产生导电电子并形成正电中心,称它们为施主杂质或n型杂质。
5、受主杂质:Ⅲ族杂质在硅、锗中能够接受电子而产生导电空穴,并形成负点中心,所以称它们为受主杂质或p型杂质。
6、多数载流子:半导体材料中有电子和空穴两种载流子。
在N 型半导体中,电子是多数载流子, 空穴是少数载流子。
在P型半导体中,空穴是多数载流子,电子是少数载流子。
7、能谷间散射:8、本征半导体:本征半导体就是没有杂质和缺陷的半导体。
9、准费米能级:半导体中的非平衡载流子,可以认为它们都处于准平衡状态(即导带所有的电子和价带所有的空穴分别处于准平衡状态)。
对于处于准平衡状态的非平衡载流子,可以近似地引入与Fermi能级相类似的物理量——准Fermi能级来分析其统计分布;当然,采用准Fermi能级这个概念,是一种近似,但确是一种较好的近似。
基于这种近似,对于导带中的非平衡电子,即可引入电子的准Fermi能级;对于价带中的非平衡空穴,即可引入空穴的准Fermi能级。
10、禁带:能带结构中能态密度为零的能量区间。
11、价带:半导体或绝缘体中,在绝对零度下能被电子沾满的最高能带。
12、导带:导带是自由电子形成的能量空间,即固体结构内自由运动的电子所具有的能量范围。
13、束缚激子:等电子陷阱俘获载流子后成为带电中心,这一中心由于库仑作用又能俘获另一种带电符号相反的载流子从而成为定域激子,称为束缚激子。
14、浅能级杂质: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能级都比较靠近价带顶或导带底,因此称其为浅能级杂质。
半导体物理名词解释

第一章(1)晶态:固体材料中的原子有规律的周期性排列,或称为长程有序。
(2)非晶态:固体材料中的原子不是长程有序地排列,但在几个原子的范围内保持着有序性,或称为短程有序。
(3)准晶态:介于晶态和非晶态之间的固体材料,其特点是原子有序排列,但不具有平移周期性。
(4)单晶:原子呈周期性排列的晶体。
(5)多晶:由许多取向不同的单晶体颗粒无规则堆积而成的固体材料。
(6)原子价键:主要的原子价键有共价键、离子键、π键和金属键。
(7)共价键与非极性共价键:共价键是相邻原子间通过共用自旋方向相反的电子对电子云重叠)与原子核间的静电作用形成的,成键的条件是成键原子得失电子的能力相或是差别较小,或者是成键原子一方有孤对电子(配位体),另一方有空轨道(中心离如果相邻原子吸引电子的能力是一样的,则共用电子对不会发生偏移,这样的共价就是非极性共价键。
共价键的数目遵从8-N原则(8)空穴:光激发或热激发等激发因素会使原子键断裂而释放出电子,在断键处少掉1个电子,等效于留下一个带(+q)电量的正电荷在键电子原来所在的位置,这就是空穴(9)半导体的载流子:有两种载流子,带负电的电子和带正电的空穴。
(10)基态:在0K下,半导体中的电子空穴对产生之前的固体所处的状态。
(11)激发态:电子空穴对产生之后的固体所处的状态(12)光激发:光照产生电子空穴对的过程。
第二章(1)量子:热辐射的粒子形态。
(2)德布罗意波长:普朗克常量与粒子的动量p的比值。
(3)海森伯堡测不准原理:对于同一粒子,不可能同时确定其坐标和动量。
(4)量子化能级:束缚态粒子的分立的能级。
(5)波粒二象性:微观粒子有时表现为波动形态,而电磁波有时表现为粒子形态。
(6)光生载流子:光照产生的载流子。
(7)热生载流子:热激发产生的载流子(8)半导体能带结构:分为E-k图和E-x图。
(9)导带:价带上能量最低的允带(10)价带:价电子所在的允带。
(11)禁带:导带底与价带顶之间的能量区域(12)禁带宽度:导带底与价带顶之间的能量差。
半导体物理之名词解释

1.迁移率 参考答案: 单位电场作用下,载流子获得的平均定向运动速度,反映了载流子在电场作用下的输运能力,是半导体物理中重要的概念和参数之一。
迁移率的表达式为:*q mτμ=可见,有效质量和弛豫时间(散射)是影响迁移率的因素。
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。
n pneu peu σ=+2.过剩载流子 参考答案:在非平衡状态下,载流子的分布函数和浓度将与热平衡时的情形不同。
非平衡状态下的载流子称为非平衡载流子。
将非平衡载流子浓度超过热平衡时浓度的部分,称为过剩载流子。
非平衡过剩载流子浓度:00,n n n p p p ∆=-∆=-,且满足电中性条件:n p ∆=∆。
可以产生过剩载流子的外界影响包括光照(光注入)、外加电压(电注入)等。
对于注入情形,通过光照或外加电压(如碰撞电离)产生过剩载流子:2i np n >,对于抽取情形,通过外加电压使得载流子浓度减小:2i np n <。
3. n 型半导体、p 型半导体N 型半导体:也称为电子型半导体.N 型半导体即自由电子浓度远大于空穴浓度的杂质半导体.在纯净的硅晶体中掺入五价元素(如磷),使之取代晶格中硅原子的位置,就形成了N 型半导体.在N 型半导体中,自由电子为多子,空穴为少子,主要靠自由电子导电.自由电子主要由杂质原子提供,空穴由热激发形成.掺入的杂质越多,多子(自由电子)的浓度就越高,导电性能就越强.P 型半导体:也称为空穴型半导体.P 型半导体即空穴浓度远大于自由电子浓度的杂质半导体.在纯净的硅晶体中掺入三价元素(如硼),使之取代晶格中硅原子的位子,就形成P 型半导体.在P 型半导体中,空穴为多子,自由电子为少子,主要靠空穴导电.空穴主要由杂质原子提供,自由电子由热激发形成.掺入的杂质越多,多子(空穴)的浓度就越高,导电性能就越强. 4. 能带当N 个原子处于孤立状态时,相距较远时,它们的能级是简并的,当N 个原子相接近形成晶体时发生原子轨道的交叠并产生能级分裂现象。
半导体物理学名词解释(精)

半导体物理学名词解释1、直接复合:电子在导带与价带间直接跃迁而引起非平衡载流子的复合。
2、间接复合:指的是非平衡载流子通过复合中心的复合。
3、俄歇复合:载流子从高能级向低能级跃迁发生电子-空穴复合时,把多余的能量传给另一个载流子,使这个载流子被激发到能量更高的能级上去,当它重新跃迁回到低能级时,多余的能量常以声子的形式放出,这种复合称为俄歇复合,显然这是一种非辐射复合。
4、施主杂质:V族杂质在硅、锗中电离时,能够施放电子而产生导电电子并形成正电中心,称它们为施主杂质或n型杂质。
5、受主杂质:Ⅲ族杂质在硅、锗中能够接受电子而产生导电空穴,并形成负点中心,所以称它们为受主杂质或p型杂质。
6、多数载流子:半导体材料中有电子和空穴两种载流子。
在N 型半导体中,电子是多数载流子, 空穴是少数载流子。
在P型半导体中,空穴是多数载流子,电子是少数载流子。
7、能谷间散射:8、本征半导体:本征半导体就是没有杂质和缺陷的半导体。
9、准费米能级:半导体中的非平衡载流子,可以认为它们都处于准平衡状态(即导带所有的电子和价带所有的空穴分别处于准平衡状态。
对于处于准平衡状态的非平衡载流子,可以近似地引入与Fermi能级相类似的物理量——准Fermi能级来分析其统计分布;当然,采用准Fermi能级这个概念,是一种近似,但确是一种较好的近似。
基于这种近似,对于导带中的非平衡电子,即可引入电子的准Fermi能级;对于价带中的非平衡空穴,即可引入空穴的准Fermi能级。
10、禁带:能带结构中能态密度为零的能量区间。
11、价带:半导体或绝缘体中,在绝对零度下能被电子沾满的最高能带。
12、导带:导带是自由电子形成的能量空间,即固体结构内自由运动的电子所具有的能量范围。
13、束缚激子:等电子陷阱俘获载流子后成为带电中心,这一中心由于库仑作用又能俘获另一种带电符号相反的载流子从而成为定域激子,称为束缚激子。
14、浅能级杂质: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能级都比较靠近价带顶或导带底,因此称其为浅能级杂质。
【精选】半导体物理学名词解释 2

半导体物理学名词解释1、直接复合:电子在导带与价带间直接跃迁而引起非平衡载流子的复合。
2、间接复合:指的是非平衡载流子通过复合中心的复合。
3、俄歇复合:载流子从高能级向低能级跃迁发生电子-空穴复合时,把多余的能量传给另一个载流子,使这个载流子被激发到能量更高的能级上去,当它重新跃迁回到低能级时,多余的能量常以声子的形式放出,这种复合称为俄歇复合,显然这是一种非辐射复合。
4、施主杂质:V族杂质在硅、锗中电离时,能够施放电子而产生导电电子并形成正电中心,称它们为施主杂质或n型杂质。
5、受主杂质:Ⅲ族杂质在硅、锗中能够接受电子而产生导电空穴,并形成负点中心,所以称它们为受主杂质或p型杂质。
6、多数载流子:半导体材料中有电子和空穴两种载流子。
在N 型半导体中,电子是多数载流子, 空穴是少数载流子。
在P型半导体中,空穴是多数载流子,电子是少数载流子。
7、能谷间散射:8、本征半导体:本征半导体就是没有杂质和缺陷的半导体。
9、准费米能级:半导体中的非平衡载流子,可以认为它们都处于准平衡状态(即导带所有的电子和价带所有的空穴分别处于准平衡状态)。
对于处于准平衡状态的非平衡载流子,可以近似地引入与Fermi能级相类似的物理量——准Fermi能级来分析其统计分布;当然,采用准Fermi能级这个概念,是一种近似,但确是一种较好的近似。
基于这种近似,对于导带中的非平衡电子,即可引入电子的准Fermi能级;对于价带中的非平衡空穴,即可引入空穴的准Fermi能级。
10、禁带:能带结构中能态密度为零的能量区间。
11、价带:半导体或绝缘体中,在绝对零度下能被电子沾满的最高能带。
12、导带:导带是自由电子形成的能量空间,即固体结构内自由运动的电子所具有的能量范围。
13、束缚激子:等电子陷阱俘获载流子后成为带电中心,这一中心由于库仑作用又能俘获另一种带电符号相反的载流子从而成为定域激子,称为束缚激子。
14、浅能级杂质: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能级都比较靠近价带顶或导带底,因此称其为浅能级杂质。
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1.迁移率参考答案:单位电场作用下,载流子获得的平均定向运动速度,反映了载流子在电场作用下的输运能力,是半导体物理中重要的概念和参数之一。
迁移率的表达式为:*q m τμ= 可见,有效质量和弛豫时间(散射)是影响迁移率的因素。
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。
n pneu peu σ=+2.过剩载流子参考答案: 在非平衡状态下,载流子的分布函数和浓度将与热平衡时的情形不同。
非平衡状态下的载流子称为非平衡载流子。
将非平衡载流子浓度超过热平衡时浓度的部分,称为过剩载流子。
非平衡过剩载流子浓度:00,n n n p p p ∆=-∆=-,且满足电中性条件:n p ∆=∆。
可以产生过剩载流子的外界影响包括光照(光注入)、外加电压(电注入)等。
对于注入情形,通过光照或外加电压(如碰撞电离)产生过剩载流子:2i np n >,对于抽取情形,通过外加电压使得载流子浓度减小:2i np n <。
3. n 型半导体、p 型半导体N 型半导体:也称为电子型半导体.N 型半导体即自由电子浓度远大于空穴浓度的杂质半导体.在纯净的硅晶体中掺入五价元素(如磷),使之取代晶格中硅原子的位置,就形成了N 型半导体.在N 型半导体中,自由电子为多子,空穴为少子,主要靠自由电子导电.自由电子主要由杂质原子提供,空穴由热激发形成.掺入的杂质越多,多子(自由电子)的浓度就越高,导电性能就越强.P 型半导体:也称为空穴型半导体.P 型半导体即空穴浓度远大于自由电子浓度的杂质半导体.在纯净的硅晶体中掺入三价元素(如硼),使之取代晶格中硅原子的位子,就形成P 型半导体.在P 型半导体中,空穴为多子,自由电子为少子,主要靠空穴导电.空穴主要由杂质原子提供,自由电子由热激发形成.掺入的杂质越多,多子(空穴)的浓度就越高,导电性能就越强.4. 能带当N 个原子处于孤立状态时,相距较远时,它们的能级是简并的,当N 个原子相接近形成晶体时发生原子轨道的交叠并产生能级分裂现象。
当N 很大时,分裂能级可看作是准连续的,形成能带。
5.能带理论这是讨论晶体(包括金属、绝缘体和半导体的晶体)中电子的状态及其运动的一种重要的近似理论。
它把晶体中每个电子的运动看成是独立的在一个等效势场中的运动,即是单电子近似的理论;对于晶体中的价电子而言,等效势场包括原子实的势场、其他价电子的平均势场和考虑电子波函数反对称而带来的交换作用,是一种晶体周期性的势场。
能带理论就是认为晶体中的电子是在整个晶体运动的共有化电子,并且共有化电子是在晶体周期性的势场中运动;结果得到:共有化电子的本征态波函数是Bloch函数形式,能量是由准连续能级构成的许多能带。
6.有效质量7.回旋共振8. 空穴空穴是未被电子占据的空量子态,代表价带顶附近的电子激发到导带后留下的价带空状态,是一种为讨论方便而假设的粒子。
9.深能级半导体中的深能级杂质原子对其价电子的束缚比较紧,则其产生的能级在半导体能带中位于禁带较深处(即比较靠近禁带中央),故称为深能级杂质。
杂质电离能大,施主能级远离导带底,受主能级远离价带顶。
深能级杂质有三个基本特点:一、是不容易电离,对载流子浓度影响不大。
二、是一般会产生多重能级,甚至既产生施主能级也产生受主能级。
三、是能起到复合中心作用,使少数载流子寿命降低四、是深能级杂质电离后变为带电中心,对载流子起散射作用,使载流子迁移率减小,导电性能下降。
10.激子在半导体中,如果一个电子从满的价带激发到空的导带上去,则在价带产生一个空穴,而在导带产生一个电子,从而形成一个电子-空穴对。
空穴带正电,电子带负电,它们之间的库仑吸引互作用在一定的条件下会使它们在空间上束缚在一起,这样形成的复合体称为激子。
11.有效能态密度对导带中不同能级上所有的电子,看作是处于导带底Ec,密度为Nc的能级上。
这里的Nc就是电子有效能态密度,对于价带中的空穴同理。
12.费米能级费米能级标志电子填充能级的水平。
费米能级位于禁带之中(即位于价带之上,导带之下),费米能级是量子态是否被电子占据的分界线。
在热力学温度0K时,能量高于费米能级的量子态基本是空的,能量低于费米能级的量子态基本上全部被电子所占据。
对于N型半导体费米能级在禁带中央以上;掺杂浓度越大,费米能级离禁带中央越远,越靠近导带底部对于P 型半导体费米能级在禁带中央以下;掺杂浓度越大,费米能级离禁带中央越远,越靠近价带顶部13.费米分布费米分布:1()1FE E KT f E e -=+表示能量为E 的能级被电子占据的几率,而1()f E -表示能级被空穴占据的几率。
14.声学波、光学波声学波:基元的整体运动。
光学波:非共价键性化合物基元中原子的相对运动。
声学波:频率较低,接近声波频率。
光学波:1频率较高,与红外光频率相近。
2有偶极矩,可与光波相互作用。
15.散射机制(1)载流子散射的原因:只要是破坏晶格周期性势场,(即能够产生附加势场的因素),就都是散射载流子的根源。
(2)散射分为:晶格振动散射,杂质电离散射,还有等能谷散射,中性杂质散射,位错散射等。
(3)杂质电离散射半导体电离的施主或受主杂质是带电的离子,在他们周围有库伦势场,当载流子从离子周围通过时,由于库伦势场的作用,载流子会被散射。
电离杂质散射32p NT -∝( N 是电离杂质浓度),随着温度升高,散射几率变小。
(4)使用条件:低温时比较重要(5)晶格振动散射横声学波和横光学波不起作用。
只有长波起作用长声学纵波:因为纵长声学波会使晶体产生体变——原子分布发生疏密变化,则将导致禁带宽度随之发生变化,即能带极值在晶体中出现波动,从而使得载流子的势能发生了改变,即产生了周期性势场之外的附加势场——称为形变势,所以就将散射载流子。
3*21ac P m T τ=∝ 长光学纵波:对于极性晶体(如砷化镓)中的载流子,纵长光学波散射作用较大,因为这种格波在晶体中会产生局部的极化电场——附加势场。
1kT P ωτ-=∝h 使用条件:高温时比较重要16.间接复合电子和空穴通过禁带中的能级(复合中心)复合。
复合中心指的是晶体中的一些杂质或缺陷,他们在禁带中引入离导带底和价带顶都比较远的局域化能级,即复合中心能级。
在间接复合过程中,电子跃迁到负荷中心能级。
然后再跃迁到价带的空状态,使电子和空穴成对消失。
换一种说法是复合中心从导带俘获一个电子,再从价带俘获一个空穴,完成电子与空穴的复合。
17.爱因斯坦关系18.连续性方程19.扩散长度公式:空穴的扩散长度p L =含义:p L 是空穴在一边扩散一边复合过程中其浓度减少到1/e 时所扩散的距离。
它标志着非平衡载流子深入样品的平均距离。
扩散长度与非平衡少子的扩散系数和寿命有关系。
20.热载流子在强电场作用下,半导体中载流子的平均动能显著超过热平衡载流子的平均动能。
这种被显著加热了的载流子称为热载流子。
有关现象通常称热电子现象。
所谓热载流子,是指比零电场下的载流子具有更高平均动能的载流子。
零电场下,载流子通过吸收和发射声子与晶格交换能量,并与之处于热平衡状态,其温度与晶格温度相等。
在有电场的作用存在时,载流子可以从电场直接获取能量,而晶格却不能。
晶格只能借助载流子从电场间接获取能量,就从电场获取并积累能量又将能量传递给晶格的稳定之后,载流子的平均动能将高于晶格的平均动能,自然也高于其本身在零电场下的动能,成为热载流子。
对于MOS 器件,由于沟道存在热载流子,将引起陷阱(氧化层陷阱、界面陷阱)产生,导致器件特性的退化。
表现为漏电流减少,跨导减小,及阈值电压漂移等。
21.耗尽近似在空间电荷中,与电离杂质浓度相比,自由载流子浓度可以忽略,这称为耗尽近似。
22.载流子寿命是指非平衡载流子中非平衡电子衰减到原来数值的1/e所需的时间。
载流子的寿命与复合率有关,复合率越大,寿命越短。
23.扩散系数定义在单位时间通过单位面积的载流子数目为扩散流密度S.则其中D就是扩散系数,N是载流子密度。
扩散系数与半导体中的密度差异有关。
24.陷阱效应杂质能级积累非平衡载流子的作用就称为陷阱效应。
陷阱效应是指非平衡载流子落入位于禁带中的杂质或缺陷能级Et 中,使在Et 上的电子或空穴的填充情况比热平衡时有较大的变化,从引起Δn≠Δp,(如何没有陷阱存在时,杂质半导体中产生非平衡载流子的Δn=Δp,如果存在陷阱,一部分非平衡载流子就会落入陷阱之中,仅仅是落入位于禁带中的杂质或缺陷能级Et 中,并没有复合,从而使得Δn≠Δp)这种效应对瞬态过程的影响很重要。
【间接复合效应是指非平衡载流子通过位于禁带中特别是位于禁带中央的杂质或缺陷能级Et 而逐渐消失的效应,Et 的存在可能大大促进载流子的复合;此外,最有效的复合中心在禁带中央,而最有效的陷阱能级在费米能级附近。
一般来说,所有的杂质或缺陷能级都有某种程度的陷阱效应,而且陷阱效应是否成立还与一定的外界条件有关。
】25.平均自由程与扩散长度有何不同?平均自由时间与非平衡载流子的寿命又有何不同?平均自由程是在连续两次散射之间载流子自由运动的平均路程。
而扩散长度则是非平衡载流子深入样品的平均距离。
它们的不同之处在于平均自由程由散射决定,而扩散长度由扩散系数和材料的寿命来决定。
平均自由时间是载流子连续两次散射平均所需的自由时间,非平衡载流子的寿命是指非平衡载流子的平均生存时间。
前者与散射有关,散射越弱,平均自由时间越长;后者由复合几率决定,它与复合几率成反比关系。
26. 杂质的扩散有哪两种类型间隙式扩散和替位式扩散【Na、K、Fe、Cu、Au 在半导体中为间隙式杂质,扩散系数要比替位式杂质大6~7个数量级,掺入它们会污染器件,导致器件无法使用。
】27.雪崩击穿、齐纳击穿以及,掺杂浓度和禁带宽度对他们的影响齐纳击穿:在高掺杂的情况下,因耗尽层宽度很小,不大的反向电压就可在耗尽层形成很强的电场,而直接破坏共价键,使价电子脱离共价键束缚,产生电子—空穴对,致使电流急剧增大,这种击穿称为齐纳击穿。
也称为隧道击穿。
齐纳击穿是暂时性的,可以恢复。
齐纳击穿一般发生在低反压、高掺杂的情况下。
雪崩击穿:材料掺杂浓度较低的PN结中,当PN结反向电压增加时,空间电荷区中的电场随着增强。
这样通过空间电荷区的电子和空穴,就会在电场作用下,使获得的能量增大。
在晶体中运行的电子和空穴将不断的与晶体原子发生碰撞,通过这样的碰撞可使束缚在共价键中的价电子碰撞出来,产生自由电子-空穴对。
新产生的载流子在电场作用下撞出其他价电子,又产生新的自由电子和空穴对。
如此连锁反应,使得阻挡层中的载流子的数量雪崩式地增加,流过PN结的电流就急剧增大击穿PN结,这种碰撞电离导致击穿称为雪崩击穿,也称为电子雪崩现象。