第二章重要术语解释：雪崩击穿：电子和空穴穿越空间电荷区时,与空间
光电二极管区间,雪崩光电二极管区间和盖革模式
光电二极管区间,雪崩光电二极管区间和盖革模式想要深入了解光电二极管区间、雪崩光电二极管区间和盖革模式，首先我们需要了解什么是光电二极管。
光电二极管是一种能够将光能转换为电能的半导体器件。
当光照射到光电二极管上时，光子激发了半导体中的电子，使得电子可以跨越能隙并在外电路中产生电流。
这使得光电二极管成为光探测器、光通信器件和激光测距等应用中不可或缺的一部分。
在光电二极管中，区间是一个重要的概念。
区间是指光电二极管中外加电压和电流之间的关系，它直接关系到了光电二极管的工作状态和特性。
光电二极管区间可以分为线性区、饱和区和截止区。
接下来，我们要深入了解雪崩光电二极管区间。
雪崩光电二极管是一种特殊类型的光电二极管，其工作在反向击穿电压附近。
当工作在正向偏置的情况下，雪崩光电二极管表现为一个普通的光电二极管；而当工作在反向偏置的情况下，当光子被吸收时，会引发雪崩效应，使电子产生雪崩增殖，从而产生很大的电流增益。
这种特性使得雪崩光电二极管在弱光检测、激光测距和通信等领域有着广泛的应用。
除了雪崩光电二极管，我们还需要了解盖革模式。
盖革模式是指在光电二极管中，光子的能量大于光电二极管材料的带隙能量时，会产生的一种特殊现象。
盖革模式下，光电二极管产生的电流与光子强度呈非线性关系，这种非线性效应对于一些特定应用非常重要。
在我看来，光电二极管区间、雪崩光电二极管区间和盖革模式是光电器件中非常重要的概念。
了解这些概念可以帮助我们更好地理解光电器件的工作原理和特性，为光通信、光探测和激光技术的发展提供重要支撑。
深入了解这些概念，将有助于我们更好地应用光电器件，推动相关技术的发展。
光电二极管区间、雪崩光电二极管区间和盖革模式是光电器件领域中非常重要的概念。
通过深入了解这些概念，我们可以更好地应用光电器件，推动相关技术的发展。
希望本文能够帮助读者更好地理解这些概念，并加深对光电器件的认识。
希望以上内容对你有所帮助。
如果你有任何疑问，欢迎随时与我联系。
8-PN结的击穿
3 / 4 Eg N B VBS 60 1.1 1016
2/3
VBL
Eg a 60 1.1 3 1020
5/ 6
2 / 5
单边突变结轻掺 杂一侧的掺杂浓 度。
杂质浓度越大，击穿电压越低 对于不同的材料，禁带越窄则雪崩击穿电压越低，因为碰撞电离是 电子从价带激发到导带的过程，禁带越窄越容易发生，倍增越明显， 击穿电压就越低。
M (IG I0 )
Prof. Gaobin Xu
Physics of Semiconductor Devices
有碰撞电离时，空穴向右方边走边增加，电子向左方边走边增加。
在Δx内每单位面积上空穴电流的连续性要求：
I p ( x x) I p ( x) a( x)[I n ( x) I p ( x)]x AGx
Physics of Semiconductor Devices
（4）表面态的影响
表面电荷产生的表面电场作用于半导体表面，将改变PN结在表面处 的电场分布，影响击穿电压。
Prof. Gaobin Xu
Physics of Semiconductor Devices
表面状态将在表面产生沟道效应。对于 P+N 结，氧化层中的正电荷 会在原来是 N 型半导体表面感应出负电荷，形成 N+层，从而使表面 层中的势垒宽度变薄，使击穿电压下降。 对于PN+结来说，正电荷的感应会使 P型半导体表面变成 N型层，扩 散的N+区与表面反型层连在一起，造成了沟道漏电。 因此，在工艺上控制半导体的表面状态是十分重要的。
外加偏压相同时，曲线下的面积一样，但空间电荷区的宽度不同 （计算得到）：
半导体器件物理-名词解释
1雪崩击穿：
加外部反向电压耗尽区中的载流子受到该区电场加速而不断增加能量，当能量达到足够大时，载流子与晶格碰撞时产生电子-空穴对。
新的电子-空穴对又在电场作用下加速，与原子碰撞时再产生第三代电子-空穴对。
如此继续，产生大量导电载流子，电流迅速上升。
2 影响雪崩击穿电压的因素:
（1）：杂质浓度及杂质分布对击穿电压的影响；（2）：外延层厚度对击穿电压的影响；（3）：棱角电场对雪崩击穿电压的影响：（4）：表面状况及工艺因素对反向击穿电压的影响；(5)：温度对雪崩击穿电压的影响。
3穿通击穿：
若在发生雪崩击穿之前，集电结的空间电荷区已经扩展到发射结处，即晶体管击穿，此时称为穿通击穿。
4隧道击穿
5：势垒电容：
（老师ppt上的）
当外加电压VA变化时，pn结的空间电荷宽度跟着发生变化，因而势垒区的电荷量也就随着外加电压变化而变化。
这相当于pn结中存储的电荷量也随之变
化，犹如电容的充放电效应。
因为放生在势垒区，故称为势垒电容，用CT表示。
（师兄的）
6：扩散电容：。
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。
干货半导体行业重要术语解释
干货半导体行业重要术语解释来源：旺材芯片双极扩散系数：过剩载流子的有效扩散系数。
双极迁移率：过剩载流子的有效迁移率。
双极输运：具有相同扩散系数、迁移率和寿命的过剩电子和空穴的扩散、迁移和复合过程。
双极输运方程：时间和空间变量描述过剩载流子状态函数的方程。
载流子的产生：电子从价带跃入导电，形成电子-空穴对的过程。
载流子的复合：电子落入价带中的空能态（空穴）导致电子-空穴对消灭的过程。
过剩载流子：过剩电子和空穴的总称。
过剩电子：导带中超出热平衡状态浓度的电子浓度。
过剩少子寿命：过剩少子在复合前存在的平均时间。
产生率：电子-空穴对产生的速（#/cm3-s）。
小注入：过剩载流子浓度远小于热平衡多子浓度的情况。
少子扩散长度：少子在复合前的平均扩散距离：数学表示为，其中D和τ分别为少子寿命。
准费米能级：电子和空穴的准费米能级分别将电子和空穴的非平衡浓度状态浓度与本征载流费米能级联系起来。
复合率：电子-空穴对复合的速率#/cm3-s）。
表面态：半导体表面禁带中存在的电子能态。
电导率：关于载流子漂移的材料参数；可量化为漂移电流密度和电场强度之比。
扩散：粒子从高浓度区向底浓度区运动的过程。
扩散系数：关于粒子流动与粒子浓度剃度之间的参数。
扩散电流：载流子扩散形成的电流。
漂移：在电场作用下，载流子的运动过程。
漂移电流：载流子漂移形成的电流。
漂移速度：电场中载流子的平均漂移速度。
爱因斯坦关系：扩散系数和迁移率的关系。
霍尔电压：在霍尔效应测量中，半导体上产生的横向压降。
电离杂质散射：载流子忽然电离杂质原子之间的相互作用。
迁移率：关于载流子漂移和电场强度的参数。
电阻率：电导率的倒数；计算电阻的材料参数。
饱和速度：电场强度增加时，载流子漂移速度的饱和度。
受主原子：为了形成P型材料而加入半导体的杂质原子。
载流子电荷：在半导体内运动并形成电流的电子和（或）空穴。
杂质补偿半导体：同一半导体区域内既含有施主杂质又含有受主杂质的半导体。
半导体器件物理学习指导：第二章 PN结
型区扩散。由电子和空穴扩散留下的未被补偿的施主和
受主离子建立了一个电场。这一电场是沿着抵消载流子扩 散趋势的方向
在热平衡时，载流子的漂移运动正好和载流子的扩散运动
相平衡，电子和空穴的扩散与漂移在N型和P型各边分别留
下未被补偿的施主离子和受主离子N d和
N
a
。结果建立了
两个电荷层即空间电荷区。
i
反偏产生电流在 P N 结反向偏压的情况下，空间电荷区 中 np ni2 。于是会载流子的产生，相应的电流即为空间电 荷区产生电流。
隧道电流：当P侧和N侧均为重掺杂的情况时，有些载流子可 能穿透(代替越过)势垒而产生电流，这种电流叫做隧道电流
产生隧道电流的条件： （1）费米能级位于导带或价带的内部； （2）空间电荷层的宽度很窄，因而有高的隧道穿透几率； （3）在相同的能量水平上在一侧的能带中有电子而在另
雪崩击穿：在N区（P区）的一个杂散空穴（电子）进入空 间电荷层，在它掠向P区（N区）的过程中，它从电场获得 动能。空穴（电子）带着高能和晶格碰撞，并从晶格中电 离出一个电子以产生一个电子空穴对。在第一次碰撞之后， 原始的和产生的载流子将继续它们的行程，并且可能发生 更多的碰撞，产生更多的载流子。结果，载流子的增加是 一个倍增过程，称为雪崩倍增或碰撞电离，由此造成的PN 结击穿叫做雪崩击穿。
Ae-wn Lp K2 = - 2sh wn - xn
Lp
（4）
Aewn Lp K1 = 2sh wn - xn
Lp
（5）
将（4）（5）代入（1）：
sh wn - x
pn
-
pn0
=
pn0 (eV
VT
- 1) sh
Lp wn - xn
雪崩光电二极管工作原理
雪崩光电二极管工作原理雪崩光电二极管是一种常见的半导体器件，其工作原理基于雪崩击穿效应。
本文将详细介绍雪崩光电二极管的工作原理。
雪崩光电二极管是一种光电转换器件，其主要功能是将光信号转换为电信号。
其工作原理基于雪崩击穿效应，是基于光电效应的一种光电二极管。
在雪崩光电二极管中，主要由一个PN结构组成。
PN结由P型半导体和N型半导体组成，两者之间形成一个电势垒。
当外加电压正向偏置时，电子从N区向P区扩散，空穴从P区向N区扩散。
在PN 结的空间电荷区域，会形成一个电场，这个电场可以使电子和空穴加速。
当光照射到PN结上时，光子的能量会被电子吸收，并激发电子跃迁到导带中，形成电子空穴对。
这些电子空穴对在电场的作用下会被加速，进而发生多次碰撞，并产生足够的能量，使得周围的原子被激发，电子和空穴会进一步发生碰撞，产生新的电子空穴对。
这种级联的过程被称为雪崩效应。
在雪崩光电二极管中，当光信号较弱时，雪崩效应会被抑制，此时，电流与光强成线性关系。
但当光信号较强时，雪崩效应会被激发，电流会呈非线性增加。
这是因为雪崩效应会导致电子和空穴对的数量迅速增加，形成电子和空穴的雪崩效应，使电流呈指数增加。
雪崩光电二极管在光通信、光测量等领域具有广泛应用。
其主要原因是雪崩光电二极管具有高增益、低噪声、高速度和高灵敏度等特点。
在光通信中，雪崩光电二极管可以用来接收光信号，并将其转换为电信号，以便进一步处理。
在光测量中，雪崩光电二极管可以用来测量光强度，实现光功率的测量。
此外，雪崩光电二极管还可应用于高能物理实验、光谱分析等领域。
总结起来，雪崩光电二极管是一种基于雪崩击穿效应的光电转换器件。
其工作原理是利用光电效应将光信号转换为电信号。
在雪崩光电二极管中，通过外加电压正向偏置，形成电场，当光照射到PN 结上时，电子和空穴会被加速，发生雪崩效应，产生电流。
雪崩光电二极管具有高增益、低噪声、高速度和高灵敏度等特点，广泛应用于光通信、光测量等领域。
半导体重要术语解释
半导体重要术语解释双极扩散系数：过剩载流子的有效扩散系数。
双极迁移率：过剩载流子的有效迁移率。
双极输运：具有相同扩散系数、迁移率和寿命的过剩电子和空穴的扩散、迁移和复合过程。
双极输运方程：时间和空间变量描述过剩载流子状态函数的方程。
载流子的产生：电子从价带跃入导电，形成电子-空穴对的过程。
载流子的复合：电子落入价带中的空能态（空穴）导致电子-空穴对消灭的过程。
过剩载流子：过剩电子和空穴的总称。
过剩电子：导带中超出热平衡状态浓度的电子浓度。
过剩少子寿命：过剩少子在复合前存在的平均时间。
产生率：电子-空穴对产生的速（#/cm3-s）。
小注入：过剩载流子浓度远小于热平衡多子浓度的情况。
少子扩散长度：少子在复合前的平均扩散距离：数学表示为，其中D和τ分别为少子寿命。
准费米能级：电子和空穴的准费米能级分别将电子和空穴的非平衡浓度状态浓度与本征载流费米能级联系起来。
复合率：电子-空穴对复合的速率#/cm3-s）。
表面态：半导体表面禁带中存在的电子能态。
电导率：关于载流子漂移的材料参数；可量化为漂移电流密度和电场强度之比。
扩散：粒子从高浓度区向底浓度区运动的过程。
扩散系数：关于粒子流动与粒子浓度剃度之间的参数。
扩散电流：载流子扩散形成的电流。
漂移：在电场作用下，载流子的运动过程。
漂移电流：载流子漂移形成的电流。
漂移速度：电场中载流子的平均漂移速度。
爱因斯坦关系：扩散系数和迁移率的关系。
霍尔电压：在霍尔效应测量中，半导体上产生的横向压降。
电离杂质散射：载流子忽然电离杂质原子之间的相互作用。
迁移率：关于载流子漂移和电场强度的参数。
电阻率：电导率的倒数；计算电阻的材料参数。
饱和速度：电场强度增加时，载流子漂移速度的饱和度。
受主原子：为了形成P型材料而加入半导体的杂质原子。
载流子电荷：在半导体内运动并形成电流的电子和（或）空穴。
杂质补偿半导体：同一半导体区域内既含有施主杂质又含有受主杂质的半导体。
完全电离：所有施主杂质原子因失去电子而带正电，所有受主杂质原子因获得电子而带负电的情况。
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第二章
重要术语解释：
雪崩击穿：电子和空穴穿越空间电荷区时，与空间电荷去内的电子发生碰撞产生电子-空穴对，在pn结内形成一股很大的反偏电流，这个过程就称为雪崩击穿。
载流子注入：外加偏压时，pn结体内的载流子穿过空间电荷区进入p区或者n区的过程。
临界电场：发生击穿时，pn结空间电荷去的最大电流密度。
扩散电容：正偏pn结内由于少子的存储效应而形成的电容。
扩散电导：正偏pn结的低频小信号正弦电流与电压的比值。
扩散电阻：扩散电导的倒数。
正偏：p区相对于n区加正电压。
此时结两侧的电势差要低于热平衡的值。
产生电流：pn结空间电荷区内由于-空穴对热产生效应形成的反偏电流。
长二极管：电中性p区与n区的长度大于少子扩散长度的二极管。
复合电流：穿越空间电荷区时发生复合的电子与空穴所产生的正偏pn结电流。
反向饱和电流：pn结体内的理想反向电流。
短二极管：电中性p区与n区中至少有一个区的长度小于少子扩散长度的pn结二极管。
存储时间：当pn结二极管由正偏变为反偏时，空间电荷区边缘的过剩少子浓度由稳态值变成零所用的时间。
知识点：
学完本章后，读者应具备如下能力：
描述外加正偏电压的pn结内电荷穿过空间电荷区流动的机制。
说出空间电荷区边缘少子浓度的边界条件。
推出pn结内稳态少子浓度的表达式
推出理想pn结的电流-电压关系。
描述短二极管的特点。
描述什么是扩散电阻和电容。
描述pn结内的产生和复合电流。
描述pn结的雪崩击穿机制。
描述pn结的关瞬态。
习题
1.(a)正偏工作的pn结二极管，其环境温度为T=300K。
计算电流变为原来的
10倍时，电压的改变。
(b)计算电流变为原来的100倍时，电压的改变
2.计算使pn结理想反偏电流时反向饱和电流大小90%的反偏电流值，T=300K。
3.T=300K时，V D=0.65V时，硅pn结二极管的电流I=10mA。
空间电荷区内电
子电流与总电流的比值为0.1，且最大电流密度不大于20A/cm2.设计满足上述条件的二极管。
4.考虑T=300K时的硅p+n结。
其扩散内容-正偏电流曲线的斜率为2.5*10-6F/A。
确定空穴的寿命以及正偏电流为1mA时的扩散电容值。
(a)解释为什么在反偏时扩散电容不重要。
(b)假如正偏下Si，Ge，GaAs pn结的总电流密度相同，讨论电子与空穴电流
密度的相对值。