半导体器件-总结复习
半导体器件物理复习(PN结)
1、PN结（突变结和线性缓变结）的杂质分布、空间
电荷区，电场分布（泊松方程求解）
2、平衡载流子浓度和非平衡载流子浓度（分布）
3、 Fermi 能级，准Fermi 能级，平衡PN结能带图， 非平衡PN结能带图
4、推导pn结的接触电势差
5、非平衡PN结载流子的注入和抽取,过剩载流子的 产生与复合
6、推导理想二极管的电流~电压关系，并讨论pn结的 单向导电性和温度特性。
lipn结结11pn结突变结和线性缓变结的杂质分布空间电荷区电场分布泊松方程求解22平衡载流子浓度和非平衡载流子浓度分布3fermi能级准fermi能级平衡pn结能带图非平衡pn结能带图44推导pn结的接触电势差55非平衡pn结载流子的注入和抽取过剩载流子的产生与复合66推导理想二极管的电流电压关系并讨论pn结的单向导电性和温度特性
开关速度？
半导体器件物理
© Dr. B. Li
7、PN结大注入效应。比较pn结自建电场和大注入自
建电场的异同点。
半导体器件物理
© Dr. B. Li
8 分析PN结偏离理想情况的原因
9 势垒电容与扩散电容的产生机制 10 三种pn结击穿机构 11 雪崩击穿的条件？讨论影响雪崩击穿电压的条件。 12 PN结的交流等效电路？ 13 PN结的开关特性，贮存时间的影响因素。如何提高
半导体集成电路复习
填空，判断，简答，计算一、填空题1.用来做芯片的高纯硅被称为（半导体级硅），英文简称（GSG ），有时也被称为（电子级硅）。
1．晶圆的英文是（wafer ），其常用的材料是（硅）和（锗）。
2．从半导体制造来讲，晶圆中用的最广的晶体平面的密勒符号是（100 ）、（110 ）和（111 ）。
3．根据氧化剂的不同，热氧化可分为（干氧氧化）、（湿氧氧化）和（水汽氧化）。
4．硅片上的氧化物主要通过（热生长）和（淀积）的方法产生，由于硅片表面非常平整，使得产生的氧化物主要为层状结构，所以又称为（薄膜）。
5．目前常用的CVD系统有：（APCVD ）、（LPCVD ）和（PECVD ）。
6．缩略语PECVD、LPCVD、HDPCVD和APCVD的中文名称分别是（等离子体增强化学气相淀积）、（低压化学气相淀积）、高密度等离子体化学气相淀积、和（常压化学气相淀积）。
7．化学气相淀积是通过（气体混合）的化学反应在硅片表面淀积一层（固体膜）的工艺。
硅片表面及其邻近的区域被（加热）来向反应系统提供附加的能量。
8．在半导体制造业中，最早的互连金属是（铝），在硅片制造业中最普通的互连金属是（铝），即将取代它的金属材料是（铜）。
9．写出三种半导体制造业的金属和合金（Al ）、（Cu ）和（铝铜合金）。
10．硅片平坦化的四种类型分别是（平滑）、部分平坦化、（局部平坦化）和（全局平坦化）。
11．光刻包括两种基本的工艺类型：负性光刻和（正性光刻），两者的主要区别是所用光刻胶的种类不同，前者是（负性光刻胶），后者是（正性光刻胶）。
12．刻蚀是用（化学方法）或（物理方法）有选择地从硅片表面去除不需要材料的工艺过程，其基本目标是（在涂胶的硅片上正确地复制掩膜图形）。
13．集成电路制造中掺杂类工艺有（热扩散掺杂）和（离子注入）两种，其中（离子注入）是最重要的掺杂方法。
14．杂质在硅晶体中的扩散机制主要有两种，分别是（间隙式扩散机制）扩散和（替代式扩散机制）扩散。
半导体物理和半导体器件学习总结1
半导体物理和半导体器件学习总结1最近看了⼀遍半导体物理和半导体器件物理，准备总结⼀下。
涉及的内容和概念⾮常多，需要写好多篇，并配合图⽚和思维导图。
同时复习以前做过的习题、ppt、整理出的考研题等等。
但其实想要系统的理解其原理，还需要⼀些量⼦、电磁场、热⼒学、固体物理的知识，才能完整的掌握。
当然这些课我学的也不好，准备复习⼀下。
所以这⾥超纲或者不解的部分，我会做出记号，等明⽩之后再来解答。
1. 半导体物理基础和能带理论2. 载流⼦统计分布3. PN结原理4. ⾦半接触和MIS结构1. PN结原理2. 双极型晶体管3. MOS原理以上即为整理的⽬录，本次先从第⼀章，半导体物理基础和能带理论开始。
⼀、半导体物理基础和能带理论1、能带论①：⽤单电⼦近似法研究晶体中电⼦状态的理论称为能带论单电⼦近似法只知道密度泛函理论，虽然具体的推导也不太会，但⼤概意思了解⼀点。
这部分可能还要看看固体物理课本。
2、⾦刚⽯型结构：sp3杂化轨道这部分确实不太懂，好像是量⼦⼒学⾥⾯的内容，还要再复习⼀下②3、分⼦结构：四族主要是⾦刚⽯型结构三五族主要是闪锌矿型结构晶向、晶⾯之类的概念就不看了，具体研究遇到再说。
4、原⼦的能级和晶体的能带能级分⽴的原⼦形成晶体后，各个原⼦的电⼦壳层会有⼀定的交叠，外层交叠多，内层少，所以会产⽣电⼦共有化运动，越外层越显著。
同时能级分裂形成能带。
形成晶体的原⼦数N很⼤时，会形成明显的能带，叫做允带，允带之间是禁带。
但能带不⼀定与能级⼀⼀对应，例如硅、锗，它们都有四个价电⼦，两个s电⼦、两个p电⼦，组成晶体后，由于轨道杂化，形成上下两个能带，分别可以容纳4N个电⼦，于是形成满的价带和空的导带。
这部分还是不是很明⽩，可能还需要复习量⼦和近代物理才⾏。
③5、布⾥渊区与能带单电⼦近似的概念：晶体中的某⼀个电⼦是在周期性排列且固定不动的原⼦核的势场，以及⼤量电⼦的平均势场中运动，这个势场也是周期性变化的，周期与晶格周期相同。
半导体物理复习归纳
半导体物理复习归纳————————————————————————————————作者: ————————————————————————————————日期:一、半导体的电子状态1、金刚石结构（Ｓi、Ge）Si、Ge原子组成，正四面体结构，由两个面心立方沿空间对角线互相平移１/４个空间对角线长度套构而成。
由相同原子构成的复式格子。
2、闪锌矿结构（GaAｓ)３-5族化合物分子构成，与金刚石结构类似,由两类原子各自形成的面心立方沿空间对角线相互平移1/４个空间对角线长度套构而成。
由共价键结合,有一定离子键。
由不同原子构成的复式格子。
3、纤锌矿结构（ＺnＳ)与闪锌矿结构类似，以正四面体结构为基础,具有六方对称性,由两类原子各自组成的六方排列的双原子层堆积而成。
是共价化合物，但具有离子性，且离子性占优。
4、氯化钠结构（NaＣl)沿棱方向平移1／2,形成的复式格子。
5、原子能级与晶体能带原子组成晶体时,由于原子间距非常小,于是电子可以在整个晶体中做共有化运动，导致能级劈裂形成能带。
6、脱离共价键所需的最低能量就是禁带宽度。
价带上的电子激发为准自由电子，即价带电子激发为导带电子的过程,称为本征激发。
7、有效质量的意义a.有效质量概括了半导体内部势场的作用（有效质量为负说明晶格对粒子做负功)b.有效质量可以直接由实验测定c.有效质量与能量函数对于k的二次微商成反比。
能带越窄,二次微商越小，有效质量越大。
8、测量有效质量的方法回旋共振。
当交变电磁场角频率等于回旋频率时,就可以发生共振吸收。
测出共振吸收时电磁波的角频率和磁感应强度,就可以算出有效质量。
为能观测出明显的共振吸收峰，要求样品纯度较高,且实验要在低温下进行。
9、空穴价带中空着的状态被看成带正电的粒子，称为空穴。
这是一种假想的粒子，其带正电荷+q，而且具有正的有效质量m p＊。
10、轻／重空穴重空穴:有效质量较大的空穴轻空穴：有效质量较小的空穴11、间接带隙半导体导带底和价带顶处于不同k值的半导体。
半导体器件复习题
半导体器件复习题一、半导体基础知识1、什么是半导体？半导体是一种导电性能介于导体和绝缘体之间的材料。
常见的半导体材料有硅（Si）、锗（Ge）等。
其导电能力会随着温度、光照、掺入杂质等因素的变化而发生显著改变。
2、半导体中的载流子半导体中有两种主要的载流子：自由电子和空穴。
在本征半导体中，自由电子和空穴的数量相等。
3、本征半导体与杂质半导体本征半导体是指纯净的、没有杂质的半导体。
而杂质半导体则是通过掺入一定量的杂质元素来改变其导电性能。
杂质半导体分为 N 型半导体和 P 型半导体。
N 型半导体中多数载流子为自由电子，P 型半导体中多数载流子为空穴。
二、PN 结1、 PN 结的形成当 P 型半导体和 N 型半导体接触时，在交界面处会形成一个特殊的区域，即 PN 结。
这是由于扩散运动和漂移运动达到动态平衡的结果。
2、 PN 结的单向导电性PN 结正偏时，电流容易通过；PN 结反偏时，电流难以通过。
这就是 PN 结的单向导电性，是半导体器件工作的重要基础。
3、 PN 结的电容效应PN 结存在势垒电容和扩散电容。
势垒电容是由于空间电荷区的宽度随外加电压变化而产生的；扩散电容则是由扩散区内电荷的积累和释放引起的。
三、二极管1、二极管的结构和类型二极管由一个 PN 结加上电极和封装构成。
常见的二极管类型有普通二极管、整流二极管、稳压二极管、发光二极管等。
2、二极管的伏安特性二极管的电流与电压之间的关系称为伏安特性。
其正向特性曲线存在一个开启电压，反向特性在一定的反向电压范围内电流很小，当反向电压超过一定值时会发生反向击穿。
3、二极管的主要参数包括最大整流电流、最高反向工作电压、反向电流等。
四、三极管1、三极管的结构和类型三极管有 NPN 型和 PNP 型两种。
它由三个掺杂区域组成，分别是发射区、基区和集电区。
2、三极管的电流放大作用三极管的基极电流微小的变化能引起集电极电流较大的变化，这就是三极管的电流放大作用。
半导体器件物理复习题答案
半导体器件物理复习题答案一、选择题1. 半导体材料中，导电性介于导体和绝缘体之间的是：A. 导体B. 绝缘体C. 半导体D. 超导体答案：C2. PN结形成后，其空间电荷区的电场方向是：A. 由N区指向P区B. 由P区指向N区C. 垂直于PN结界面D. 与PN结界面平行答案：B3. 在室温下，硅的本征载流子浓度大约是：A. \(10^{10}\) cm\(^{-3}\)B. \(10^{12}\) cm\(^{-3}\)C. \(10^{14}\) cm\(^{-3}\)D. \(10^{16}\) cm\(^{-3}\)答案：D二、简答题1. 解释什么是PN结，并简述其工作原理。
答案：PN结是由P型半导体和N型半导体接触形成的结构。
P型半导体中空穴是多数载流子，N型半导体中电子是多数载流子。
当P型和N型半导体接触时，由于扩散作用，空穴和电子会向对方区域扩散，形成空间电荷区。
在空间电荷区，由于电荷的分离，产生一个内建电场，这个电场的方向是从N区指向P区。
这个内建电场会阻止进一步的扩散，最终达到动态平衡，形成PN结。
2. 描述半导体中的扩散和漂移两种载流子运动方式。
答案：扩散是指由于浓度梯度引起的载流子从高浓度区域向低浓度区域的运动。
漂移则是指在外加电场作用下，载流子受到电场力的作用而产生的定向运动。
扩散和漂移共同决定了半导体中的电流流动。
三、计算题1. 假设一个PN结的内建电势差为0.7V，求其空间电荷区的宽度。
答案：设PN结的空间电荷区宽度为W，内建电势差为Vbi，则有：\[ V_{bi} = \frac{qN_{A}N_{D}}{2\varepsilon}W \] 其中，q是电子电荷量，\( N_{A} \)和\( N_{D} \)分别是P型和N型半导体中的掺杂浓度，\( \varepsilon \)是半导体的介电常数。
通过这个公式可以计算出空间电荷区的宽度W。
四、论述题1. 论述半导体器件中的载流子注入效应及其对器件性能的影响。
(整理)第4章常用半导体器件-练习复习题
第4章：常用半导体器件-复习要点基本概念：了解半导体基本知识和PN结的形成及其单向导电性；掌握二极管的伏安特性以及单向导电性特点，理解二极管的主要参数及意义，掌握二极管电路符号；理解硅稳压管的结构和主要参数，掌握稳压管的电路符号；了解三极管的基本结构和电流放大作用，理解三极管的特性曲线及工作在放大区、饱和区和截止区特点，理解三极管的主要参数，掌握NPN型和PNP型三极管的电路符号。
分析依据和方法：二极管承受正向电压（正偏）二极管导通，承受反向电压（反偏）二极管截止。
稳压管在限流电阻作用下承受反向击穿电流时，稳压管两端电压稳定不变（施加反向电压大于稳定电压，否者，稳压管反向截止）；若稳压管承受正向电压，稳压管导通（与二极管相同）。
理想二极管和理想稳压管：作理想化处理即正向导通电压为零，反向截止电阻无穷大。
三极管工作在放大区：发射结承受正偏电压；集电结承受反偏电压；三极管工作在饱和区：发射结承受正偏电压；集电结承受正偏电压；三极管工作在截止区：发射结承受反偏电压；集电结承受反偏电压；难点：含二极管和稳压管电路分析，三极管三种工作状态判断以及三极管类型、极性和材料的判断。
一、填空题1.本征半导体中价电子挣脱共价键的束缚成为自由电子，留下一个空位称为空穴，它们分别带负电和正电，称为载流子。
2.在本征半导体中掺微量的五价元素，就称为N型半导体，其多数载流子是自由电子，少数载流子是空穴，它主要依靠多数载流子导电。
3.在本征半导体中掺微量的三价元素，就称为P型半导体，其多数载流子是空穴，少数载流子是自由电子，它主要依靠多数载流子导电。
4.PN结加正向电压时，有较大的电流通过，其电阻较小，加反向电压时处于截止状态，这就是PN结的单向导电性。
5.在半导体二极管中，与P区相连的电极称为正极或阳极，与N区相连的电极称为负极或阴极。
6.晶体管工作在截止区的条件是：发射结反向偏置，集电结反向偏置。
7.晶体管工作在放大区的条件是：发射结正向偏置，集电结反向偏置。
常用半导体器件复习题
第1章常用半导体器件一、判断题（正确打“√”，错误打“×”，每题1分）1．在N型半导体中，如果掺入足够量的三价元素，可将其改型成为P型半导体。
（）2．在N型半导体中，由于多数载流子是自由电子，所以N型半导体带负电。
（）3．本征半导体就是纯净的晶体结构的半导体。
（）4．PN结在无光照、无外加电压时，结电流为零。
（）5．使晶体管工作在放大状态的外部条件是发射结正偏，且集电结也是正偏。
（）6．晶体三极管的β值，在任何电路中都是越大越好。
( )7．模拟电路是对模拟信号进行处理的电路。
( )8．稳压二极管正常工作时,应为正向导体状态。
( )9．发光二极管不论外加正向电压或反向电压均可发光。
( )10．光电二极管外加合适的正向电压时，可以正常发光。
( )一、判断题答案：（每题1分）1．√；2．×；3．√；4．√；5．×；6．×；7．√；8．×；9．×；10．×。
二、填空题（每题1分）1．N型半导体中的多数载流子是电子，P型半导体中的多数载流子是。
2．由于浓度不同而产生的电荷运动称为。
3．晶体二极管的核心部件是一个，它具有单向导电性。
4．二极管的单向导电性表现为：外加正向电压时，外加反向电压时截止。
5．三极管具有放大作用的外部条件是发射结正向偏置，集电结偏置。
6．场效应管与晶体三极管各电极的对应关系是：场效应管的栅极G对应晶体三极管的基极b，源极S对应晶体三极管，漏极D对应晶体三极管的集电极c。
7．PN结加正向电压时，空间电荷区将。
8．稳压二极管正常工作时，在稳压管两端加上一定的电压，并且在其电路中串联一支限流电阻，在一定电流范围内表现出稳压特性，且能保证其正常可靠地工作。
9．晶体三极管三个电极的电流IE 、IB、IC的关系为：。
10．发光二极管的发光颜色决定于所用的，目前有红、绿、蓝、黄、橙等颜色。
二、填空题答案：（每题1分）1．空穴2．扩散运动3．PN结4．导通5．反向6．发射机e7．变薄8．反向9．IE ＝IB＋IC10．材料三、单项选择题（将正确的答案题号及内容一起填入横线上，每题1分）1．在本征半导体中加入元素可形成N型半导体，加入三价元素可形成P型半导体。
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第4章
➢基本概念 M-S结的两个效应 整流触（整流结） 欧姆接触（非整流结）肖特基势垒高度 肖特 基效应（镜象力使势垒降低的效应） ➢问题解释 • 肖特基势垒二极管和PN结二极管之间的比 较。 • 画出加偏压肖特基势垒能带图，说明肖特 基势垒二极管的整流特性。
➢为什么金属与重掺杂半导体接触可以形成 欧姆接触？
➢问题解释 利用热平衡费米能级恒定的观点分析PN结空
间电荷区的形成。
从载流子扩散与漂移的角度分析PN结空间电 荷区的形成。
根据载流子扩散与漂移的观点分析PN结的单 向导电性。
写出边界条件公式（2-2-11），（2-2-12）， 说明PN结的正向注入和反向抽取作用。
第3章
➢基本概念 发射极注射效率 基区输运因子 共基极直流
流子耗尽 ○载流子反型 沟道电荷 ○表 面电容 沟道电导 阈值电压 线性导纳 跨 导
➢问解释题 MOS结构存在哪些氧化层电荷和界面陷阱电荷？
简述它们的基本属性。
写出实际阈值电压的表达式并说明各项的物 理意义。
第5章
➢基本概念 场效应 单极器件(unipolar devices) 沟道
夹断 夹断电压 内夹断电压 漏极导纳 跨 导 栅极总电容 截止频率 沟道长度调制效 应 ➢问题解释 与JFET相比MESFET有哪些特点？ 什么是增强型和耗尽型JFET？
第6章
➢基本概念 理想MOS结构的基本假设 ○载流子积累 ○载
半导体器件
复习
第2章
➢ 基本概念 PN结 同质结 异质结 ○同型结 ○异型结 ○高
低结 金属-半导体结突变结 线性缓变结 单边 突变结 空间电荷区 中性区 耗尽区 耗尽近似 势垒区 少子扩散区 扩散近似 正向注入 反向 抽取 正偏复合电流 反偏产生电流 隧道电流 产生隧道电流的条件 隧道二极管的主要特点 过渡电容(耗尽层电容) 扩散电容 等效电路 反向瞬变 电荷贮存 贮存电荷 隧道击穿 雪崩 击穿 临界电场 雪崩倍增因子 雪崩击穿判据
电流增益 共发射极电流增益 共基极截止 频率 共发射极截止频率 增益带宽乘积 电流集聚效应 基区宽度调变效应（Early 效应） 基区渡越时间 科尔克（Kirk）效 应 输入导纳 跨导 根梅尔（Gummel）数 穿通击穿
➢问题解释 BJT的四种工作模式及工作条件 写出BJT的少子边界条件 定性及半定量说明BJT的开关作用。