半导体物理与器件第八章1
少数载流子分布
少数载流子分布
假设：在中性区内电场近似为0（较小的电场即可产生 足够大的漂移电流，见例8.4 ）
无其他非平衡产生过程 稳态pn结的少子分布
Dn
2
n
x2
n E
n
x
g'
n n0
n
t
0 0
0
双极输运方程可以简化为：
P区内过剩少子的浓度分布满足
2 np
x2
np
L2n
0
L2n Dn n0
x xp
边界条件：pn
xn
pn0
exp
eVa kT
系( 满足波尔兹曼分布)
加正向偏压后，空间电荷区势垒高度降低，内建 电场与外电场反向，净电场减弱
np0
nn0
exp
eVbp
e Vbi Va
kT
在耗尽区边界两端处，非热平 衡时P区内少子电子浓度与N区
内多子电子浓度关系
作变换
np
nn0
exp
e Vbi Va
kT
n
N区的边界处的少子空穴被势 垒区的强电场驱向P区，而P区边 界处的少子电子被驱向N区，此过 程为少数载流子的抽取
边界处的少数载流子被抽取后， 内部的少数载流子来补充，形成 反向偏压下的电子扩散流和空穴 扩散流。结区截面上，两者之和 为PN结的反向偏置电流
n,p
np
np
0
pn0 pn
-xp 0 xn
在PN结的扩散区和势垒区的任一截面上，
Jn
Jn和Jp并不一定相等，但其总和保持相等。
两者之和为PN结的正向偏置电流J
-xp 0 xn
x
电
空
P
子 扩 散 区
势 垒 区
穴 扩 散 区
N
③正向偏置下的能带图
Ecp
P
E
p F
Evp
p`
n`
Ln W Lp
qVF
q(Vbi VR )
Ecn
E
n F
N
Evn
-xp
x
电
空
子
P扩
散
势 垒 区
穴 扩 散
N
区
区
n,p
np
np
pn
0
-xp 0 xn
J=Jp+ Jn
-Jp -Jn
-xp 0 xn
pn0
因少子浓度较低，少子浓度梯度较小，
x ①PN结反向电流较小（反向截止），当
反向电压较大时，边界处少子浓度为0，
少子浓度梯度不再随电压变化，②反向
电流将饱和。
x
反向偏置下的能带图：
N
E
N
EC Ei EF
EV
反向偏置下的PN结
①势垒区变化 外加偏压几乎全部降落在势垒区
p`
P
外电场与内建电场方向相同， 势垒区电场增强，空间电荷增加， 势垒区变厚，势垒高度增高
②载流子运动的变化
p
载流子的漂移电流大于扩散电流， 各区势垒边界处少数载流子被抽
取
E内 E外 n`
N
qVD q(VD VR )
抽取
抽取
上述边界条件虽然是根据pn结正偏条件导出的，但是
对于反偏情况也是适用的。此时Va取负值，当其达到零点
几伏时，从上述两式可见，耗尽区边界处的少数载流子浓
度基本为零，说明少子被抽取，而不是注入。
各区边界的少子由于注入和抽取，与体内热平衡少子
浓度相差较大，为过剩载流子，形成浓度梯度，其输运
复合第六章的双极输运规律
产生-复合电流 大注入
p-n结的小信号模型(8.3 )
扩散电阻 小信号导纳 等效电路
隧道二极管（8.5）
8.1 P-N结的电流
定性分析
零偏置电压下，pn结处
于热平衡状态
P
内建电场所产生的势垒
阻止了电子从n区向p区
扩散，同样阻止了空穴
从p区向n区的扩散
P
内建电场导致的载流子 漂移电流与扩散电流相 平衡，pn结净电流为0， pn处于热平衡状态
非平衡载流子电子向P区内边扩散， 边复合，经过若干扩散长度后，
全部复合
n,p
np pn
np
pn0
0
-xp 0 xn
x
电
空
子
P扩
散 区
势 垒 区
穴 扩 散 区
N
在一定的正向偏压下，电子从N区向P区 扩散，形成稳定的电子扩散电流Jn，空穴从P 区向N区扩散形成稳定的空穴扩散电流Jp。
J=Jp+Jn Jp
半导体物理与器件
陈延湖
第八章 pn二极管
本章重点问题： PN结的理想电压电流特性 PN结的非理想电压电流特性 PN结的小信号模型与等效电路
本章主要内容：
p-n结电流（8.1 )
定性分析 理想电流电压关系推导
边界条件 非平衡少子分布 理想电流电压关系
p-n结非理想电流电压关系( 8.2 )
0 xn
p
n
Pn结不具有统一的费米能级，pn结处于非热平衡态,PN结流过正向电流
定量分析
理想PN结电流－电压特性方程的推导，做如下四个基本 假设： 耗尽层突变近似，空间电荷区边界存在突变，耗尽区 以外为电中性区。注入少数载流子做纯扩散运动； 载流子分布满足麦克斯韦－玻尔兹曼近似； 满足小注入的条件和完全电离；注入的少子浓度比平 衡多子浓度小得多 通过PN结的总电流是一个恒定的常数； 电子电流和空穴电流在PN结中各处是一个连续函数； 电子电流和空穴电流在PN结耗尽区中各处保持为恒定 常数。不考虑耗尽区的产生和复合效应
载流子的扩散电流大于漂移电流， 产生了电子从N区向P区以及空穴
从P区向N区的净扩散流
VF
p` n`
P
N
q(VD-VF) qVD
p
n
以扩散到p区的电子为例分析:
扩散到P区的电子在P区势垒边界 处积累，成为P区的非平衡少数载 流子，此过程为非平衡载流子的 电注入
非平衡载流子电子的积累导致势 垒边界处电子浓度高于P区内电子 浓度，产生流向P区的电子扩散流
nn0
exp
eVbi kT
exp
eVa kT
np
np0
exp
eVa kT
正偏压时，p区势垒区边界处的非平衡少数载流子浓度比热平 衡平衡时大很多，即p区被注入了非平衡少子电子， 注入水平和偏置电压有关
同理：
pn
pn0
exp
eVa kT
N区被注入了非平衡少子空穴， 注入水平和偏置电压有关
推导理想PN结电流－电压特性方程时所用到的各 种物理量符号如表所示
载流子浓度边界条件
np0
ni2 Na
nn0 Nd
Vbi
VT
ln
Na Nd ni2
ni2 Na Nd
exp
eVbi kT
np0
nn0
exp
eVbi kT
在耗尽区边界两端处，热平衡时P区
内少子电子浓度与N区内多子电子浓度关
Ecp P
EFp
p` n`
eVR
e(Vbi VR ) Ecn
EFn
N
-xp
xn
0
pn
Pn结不具有统一的费米能级，pn结处于非热平衡态,PN结流过反向电流
正向偏置下的PN结
①势垒区变化
外加偏压几乎全部降落在势垒区
外电场与内建电场方向相反，势 垒区电场减弱，空间电荷减少，
势垒区减薄，势垒高度降低
②载流子运动的变化
半导体物理
半导体物理思考题第一章半导体中的电子状态1、为什么内壳层电子能带窄，外层电子能带宽？答：内层电子处于低能态，外层电子处于高能态，所以外层电子的共有化运动能力强，因此能带宽。
（原子的内层电子受到原子核的束缚较大，与外层电子相比，它们的势垒强度较大。
）2、为什么点阵间隔越小，能带越宽？答：点阵间隔越小，电子共有化运动能力越强，能带也就越宽。
3、简述半导体的导电机构答：导带中的电子和价带中的空穴都参与导电。
4、什么是本征半导体、n 型半导体、p 型半导体？答：纯净晶体结构的半导体称为本征半导体；自由电子浓度远大于空穴浓度的杂质半导体称为n 型半导体；空穴浓度远大于自由电子浓度的杂质半导体称为p 型半导体。
5、什么是空穴？电子和空穴的异同之处是什么？答：（1）在电子脱离价键的束缚而成为自由电子后，价键中所留下的空位叫空穴。
（2）相同点：在真实空间的位置不确定；运动速度一样；数量一致（成对出现）。
不同点：有效质量互为相反数；能量符号相反；电子带负电，空穴带正电。
6、为什么发光器件多半采用直接带隙半导体来制作？答：直接带隙半导体中载流子的寿命很短，同时，电子和空穴只要一相遇就会发生复合，这种直接复合可以把能量几乎全部以光的形式放出，因此发光效率高。
7、半导体的五大基本特性答：(1)负电阻温度效应：温度升高，电阻减小。
(2)光电导效应：由辐射引起的被照射材料的电导率改变的现象。
(3) 整流效应：加正向电压时，导通；加反向电压时，不导通。
(4) 光生伏特效应：半导体和金属接触时，在光照射下产生电动势。
(5) 霍尔效应：通有电流的导体在磁场中受力的作用，在垂直于电流和磁场的方向产生电动势的现象。
第二章半导体中杂质和缺陷能级1、简述实际半导体中杂质与缺陷来源。
答：①原材料纯度不够；②制造过程中引入；③人为控制掺杂。
2、什么是点缺陷、线缺陷、面缺陷？答：( 1)点缺陷：三维尺寸都很小，不超过几个原子直径的缺陷； (2)线缺陷：三维空间中在二维方向上尺寸较小，在另一维方向上尺寸较大的缺陷；(3)面缺陷：二维尺寸很大而第三维尺寸很小的缺陷。
半导体物理与器件(尼曼第四版)答案
半导体物理与器件(尼曼第四版)答案第一章：半导体材料与晶体1.1 半导体材料的基本特性半导体材料是一种介于导体和绝缘体之间的材料。
它的基本特性包括：1.带隙：半导体材料的价带与导带之间存在一个禁带或带隙，是电子在能量上所能占据的禁止区域。
2.拉伸系统：半导体材料的结构是由原子或分子构成的晶格结构，其中的原子或分子以确定的方式排列。
3.载流子：在半导体中，存在两种载流子，即自由电子和空穴。
自由电子是在导带上的，在外加电场存在的情况下能够自由移动的电子。
空穴是在价带上的，当一个价带上的电子从该位置离开时，会留下一个类似电子的空位，空穴可以看作电子离开后的痕迹。
4.掺杂：为了改变半导体材料的导电性能，通常会对其进行掺杂。
掺杂是将少量元素添加到半导体材料中，以改变载流子浓度和导电性质。
1.2 半导体材料的结构与晶体缺陷半导体材料的结构包括晶体结构和非晶态结构。
晶体结构是指材料具有有序的周期性排列的结构，而非晶态结构是指无序排列的结构。
晶体结构的特点包括：1.晶体结构的基本单位是晶胞，晶胞在三维空间中重复排列。
2.晶格常数是晶胞边长的倍数，用于描述晶格的大小。
3.晶体结构可分为离子晶体、共价晶体和金属晶体等不同类型。
晶体结构中可能存在各种晶体缺陷，包括：1.点缺陷：晶体中原子位置的缺陷，主要包括实际缺陷和自间隙缺陷两种类型。
2.线缺陷：晶体中存在的晶面上或晶内的线状缺陷，主要包括位错和脆性断裂两种类型。
3.面缺陷：晶体中存在的晶面上的缺陷，主要包括晶面位错和穿孔两种类型。
1.3 半导体制备与加工半导体制备与加工是指将半导体材料制备成具有特定电性能的器件的过程。
它包括晶体生长、掺杂、薄膜制备和微电子加工等步骤。
晶体生长是将半导体材料从溶液或气相中生长出来的过程。
常用的晶体生长方法包括液相外延法、分子束外延法和气相外延法等。
掺杂是为了改变半导体材料的导电性能，通常会对其进行掺杂。
常用的掺杂方法包括扩散法、离子注入和分子束外延法等。
半导体物理与器件第八章pn结二极管
半导体物理与器件
正偏pn结耗尽区边 界处少数载流子浓 度的变化情况
反偏pn结耗尽区边 界处少数载流子浓 度的变化情况
例8.1
半导体物理与器件
少数载流子分布
假设：中性区内电场为0 无产生 稳态pn结 0 长pn结
例8.4
0
0
Dn
2 n x2
n n n E g x n0 t
Js eDp pn 0 Lp eDn n p 0 Ln
反偏饱和电流（密度）
则理想pn结的电流-电压特性可简化为：
eV J J s exp a kT 1
尽管理想pn结电流-电压方程是根据正偏pn结推导出来的， 但它同样应当适用于理想的反偏状态。可以看到，反偏时，电 流饱和为Js
势垒高度由平衡时的eVbi降低到了e(Vbi-Va) ；正向偏置电压
Va在势垒区中产生的电场与自建电场方向相反，势垒区中的电场强度 减弱，并相应的使空间电荷数量减少，势垒区宽度变窄。
半导体物理与器件
产生了净扩散流； 电子：n区→ p区
空穴：p区→ n区
热平衡时载流子漂移流与扩散流相互抵消的平衡被打破：势垒高 度降低，势垒区中电场减弱，相应漂移运动减弱，因而使得漂移 运动小于扩散运动，产生了净扩散流。
偏置状态下p区空间电 荷区边界处的非平衡 少数载流子浓度
注入水平和偏 置电压有关
eVa pn ( xn ) pn 0 exp kT
半导体物理与器件
注入到p（n）型区中的电子（空穴）会进一步扩散和 复合，因此公式给出的实际上是耗尽区边界处的非平衡少 数载流子浓度。 上述边界条件虽然是根据pn结正偏条件导出的，但是 对于反偏情况也是适用的。因而当反偏电压足够高时，从 上述两式可见，耗尽区边界处的少数载流子浓度基本为零。
半导体器件物理课件——第八章
GaAs, n ，p 所30以它们是制造LE
8.3.2量子效率
2.辐射效率 • 发生辐射复合的电子数与总的注入电子数比：
r
Ur U r Unr
Ur
n
r
U nr
n
nr
r
1
1r
nr
r
（8-16） （8-17） （8-18） （8-19）
8.3.2量子效率
三种可能的复合过程
Ec
Et
R1
Ev
R3 浅施主能级Ed
8.1.1辐射复合
.带间辐射复合
带间辐射复合是导带中的电子直接跃迁到价带与价带中的空穴复合。发射的光子的能量接近等于半 导体材料的禁带宽度。
由于半导体材料能带结构的不同，带间辐射复合又可以分为直接辐射复合和间接辐射合两种:
导带
导带
价带
价带
图8-1 带间复合：（a）直接 能隙复合（b）间接能隙复合
8.1.1 辐射复合
8.3.2量子效率
• 1.注射效率
h
Eg
h ＞ Eg Eg
h ＜ Eg
（a）
（b）
图8-12 带尾对带带复合的影 响；（a）型，（b） 型
r
In
In I p Irec
8.3.2量子效率
注射效率就是可以产生辐射复合的二极管电流在二极管的总电流中所占的百 分比。
• 根据（8-15）式提高注射效率的途径是：
h
Eg
En exc
NEp
（8-8）
式中 NE表p 示吸收或放出能量为 的E p 个N声子。
8.1.1辐射复合
5.激子复合
束缚激子：
若激子对杂质的结合能为
E
，则其发射光谱的峰值为
第八章 半导体电子材料
SOI中“工程化的”基板由以下三层构成：
（1）薄薄的单晶硅顶层，在其上形成蚀刻电路 （2）相当薄的绝缘二氧化硅中间层 Nhomakorabea
（3）非常厚的体型衬底硅衬底层，其主要作用是 为上面的两层提供机械支撑。
SOI材料的分类
Si/绝缘体结构
Si/SiO2/Si结构
硅 硅 绝缘体 SiO2 硅衬底
SOI材料的特点
SOI是Silicon－on－Insulator的缩写，称绝缘 硅
随着芯片特诊尺寸跨入纳米尺度后，临近半导体物理器件 的极限问题接踵而来，如电容损耗、漏电流增大、噪声提 升、闩锁效应和短沟道效应等。 为了克服这些问题，SOI技术应运而生。 作为标准CMOS工艺的一种改进技术，SOI技术通过在两 层硅基板之间封入一个绝缘的氧化层(这与大容量CMOS工 艺技术恰好相反)，从而将活跃的晶体管元件相互隔离。 SiO2埋层能有效地使电子从一个晶体管门电路流到另一个 晶体管门电路，不让多余的电子渗漏到硅晶圆上。
该方法的优点是硅薄层缺陷密度低，硅薄层和Si02 埋层厚度也易控制。该方法的领引厂商是法国 Soitec公司，该公司能量产φ200/φ300mmSOI晶圆， 能提供各种硅薄层和SiO2埋层厚度的SOI晶圆，主 要有3个品种，PD（部分耗尽）、FD（全部耗尽） 和UT（超薄）UHIBOND。
4）外延层转移
闩锁效应，又称寄生PNPN效应
CMOS管的下面会构成多个三极管, 这些三极管自身就可能 构成一个电路。这就是MOS管的寄生三极管效应。 如果电路偶尔中出现了能够使三极管开通的条件, 这个寄生 的电路就会极大的影响正常电路的运作, 会使原本的MOS电 路承受比正常工作大得多的电流, 可能使电路迅速的烧毁。 闩锁效应在大线宽的工艺上作用并不明显, 而线宽越小, 寄生 三极管的反应电压越低, 闩锁效应的影响就越明显。 闩锁效应被称为继电子迁移效应之后新的“CPU杀手”。防 止MOS电路设计中Latch-up效应的产生已成为IC设计界的重 要课题。
半导体物理学第八章知识点
第8章 半导体表面与MIS 结构许多半导体器件的特性都和半导体的表面性质有着密切关系，例如，晶体管和集成电路的工作参数及其稳定性在很大程度上受半导体表面状态的影响；而MOS 器件、电荷耦合器件和表面发光器件等，本就是利用半导体表面效应制成的。
因此．研究半导体表面现象，发展相关理论，对于改善器件性能，提高器件稳定性，以及开发新型器件等都有着十分重要的意义。
§8.1 半导体表面与表面态在第2章中曾指出，由于晶格不完整而使势场的周期性受到破坏时，禁带中将产生附加能级。
达姆在1932年首先提出：晶体自由表面的存在使其周期场中断，也会在禁带中引入附加能级。
实际晶体的表面原子排列往往与体内不同，而且还存在微氧化膜或附着有其他分子和原子，这使表面情况变得更加复杂。
因此这里先就理想情形，即晶体表面无缺陷和附着物的情形进行讨论。
一、理想一维晶体表面模型及其解达姆采用图8-l 所示的半无限克龙尼克—潘纳模型描述具有单一表面的一维晶体。
图中x ＝0处为晶体表面；x ≥0的区域为晶体内部，其势场以a 为周期随x 变化；x ≤0的区域表示晶体之外，其中的势能V 0为一常数。
在此半无限周期场中，电子波函数满足的薛定谔方程为)0(20202≤=+-x E V dx d m φφφη (8-1))0()(2202≥=+-x E x V dx d m φφφη (8-2)式中V (x)为周期场势能函数，满足V (x +a )=V(x )。
对能量E ＜V 0的电子，求解方程(8-1)得出这些电子在x ≤0区域的波函数为 ])(2ex p[)(001x E V m A x η-=φ (8-3) 求解方程(8-2)，得出这些电子在x ≥0区域中波函数的一般解为kx i k kx i k e x u A e x u A x ππφ22212)()()(--+= (8-4)当k 取实数时，式中A 1和A 2可以同时不为零，即方程(8-2)满足边界条件φ1(0)=φ2(0)和φ1'(0)=φ2'(0)的解也就是一维无限周期势场的解，这些解所描述的就是电子在导带和价带中的允许状态。
尼曼-半导体物理与器件第八章
pn x pn x pn0 Aex Lp Bex Lp x xn
利用上述两个边界条件，可得稳态输运方程解为：
pn x
pn0
exp
eVa kT
1
sinh
xn Wn
sinh Wn
x
Lp
Lp
第八章 pn结二极管
26
高等半导体物理与器件
对于Wn<<Lp的条件，将上式进一步简化：
ni2
T3
exp
Eg kT
正偏：J
exp
Eg kT
exp
Va kT
第八章 pn结二极管
24
高等半导体物理与器件
（8）短二极管
前面分析中，假设理想pn结二极管n型区和p型区的长度远大于少子扩散长 度。实际pn结中，往往有一侧的长度小于扩散长度，如下图所示，n型区的 长度Wn<Lp。 此时n型区中过剩少子空穴的稳态输运方程为：
第八章 pn结二极管
29
高等半导体物理与器件
反偏产生电流
• 对于反偏pn结，认为空间电荷区内不存在可移动的电子和空穴。因此， n≈p≈0，则过剩电子与空穴的复合率变为
R CnCp Nt ni2 • 上式中的负号意味着负的复合率C；nn实 际C上p，p在反偏下，空间电荷区内产生了
电子-空穴对。
• 由于反偏空间电荷区电子和空穴浓度基 本为零，过剩电子和过剩空穴的复合过 程实际上是一个恢复到热平衡过程。
R
ni
11
• 由式（6.103）、（6.104）中寿命C的p N定t 义C，n则Nt
R ni
p0 n0
第八章 pn结二极管
31
高等半导体物理与器件
• 定义载流子的平均寿命：τ0=(τp0+τn0)/2，则 R ni G
半导体物理与器件习题
半导体物理与器件习题目录半导体物理与器件习题 (1)一、第一章固体晶格结构 (2)二、第二章量子力学初步 (2)三、第三章固体量子理论初步 (2)四、第四章平衡半导体 (3)五、第五章载流子输运现象 (5)六、第六章半导体中的非平衡过剩载流子 (5)七、第七章pn结 (6)八、第八章pn结二极管 (6)九、第九章金属半导体和半导体异质结 (7)十、第十章双极晶体管 (7)十一、第十一章金属-氧化物-半导体场效应晶体管基础 (8)十二、第十二章MOSFET概念的深入 (9)十三、第十三章结型场效应晶体管 (9)一、第一章固体晶格结构1．如图是金刚石结构晶胞，若a 是其晶格常数，则其原子密度是。
2．所有晶体都有的一类缺陷是：原子的热振动，另外晶体中常的缺陷有点缺陷、线缺陷。
3．半导体的电阻率为10-3～109Ωcm。
4．什么是晶体？晶体主要分几类？5．什么是掺杂？常用的掺杂方法有哪些？答：为了改变导电性而向半导体材料中加入杂质的技术称为掺杂。
常用的掺杂方法有扩散和离子注入。
6．什么是替位杂质？什么是填隙杂质？7．什么是晶格？什么是原胞、晶胞？二、第二章量子力学初步1．量子力学的三个基本原理是三个基本原理能量量子化原理、波粒二相性原理、不确定原理。
2．什么是概率密度函数？3．描述原子中的电子的四个量子数是：、、、。
三、第三章固体量子理论初步1．能带的基本概念◼能带（energy band）包括允带和禁带。
◼允带（allowed band）：允许电子能量存在的能量范围。
◼禁带（forbidden band）：不允许电子存在的能量范围。
◼允带又分为空带、满带、导带、价带。
◼空带（empty band）：不被电子占据的允带。
◼满带（filled band）：允带中的能量状态（能级）均被电子占据。
导带：有电子能够参与导电的能带，但半导体材料价电子形成的高能级能带通常称为导带。
价带:由价电子形成的能带，但半导体材料价电子形成的低能级能带通常称为价带。
半导体物理与器件教学大纲
半导体物理与器件（教学大纲）Semiconductor Physics and Devices课程编码：12330540学分：课程类别：专业基础课计划学时： 48 其中讲课： 48 实验或实践： 0 上机：0适用专业：IC设计、电信推荐教材：尼曼（Donald H.Neamen）著，赵毅强，姚素英。
解晓东译，《半导体物理与器件》（第3版），电子工业出版社，2010参考书目：D. A. Neamen，《Semiconductor Physics and Devices: Basic Principles》，清华出版社，2003R. T. Pierret著，黄如等译，《半导体器件基础》，电子工业出版社，2004刘恩科、朱秉升、罗晋生等，《半导体物理学》，西安交通大学出版社，2004黄昆、谢希德，《半导体物理学》，科学出版社，1958曾谨言，《量子力学》，科学出版社，1981谢希德、方俊鑫，《固体物理学》,上海科学技术出版社，1961课程的教学目的与任务本课程是集成电路专业的重要选修课之一。
本课程较全面地论述了半导体的一些基本物理概念、现象、物理过程及其规律，并在此基础上选择目前集成电路与系统的核心组成部分，如双极型晶体管（BJT）、金属－半导体场效应晶体管（MESFET）和ＭOS场效应晶体管（MOSFET）等，作为分析讨论的主要对象来介绍半导体器件基础。
学习和掌握这些半导体物理和半导体器件的基本理论和分析方法，为学习诸如《集成电路工艺》、《集成电路设计》等后续课程打下基础，也为将来从事微电子学的研究以及现代VLSI与系统设计和制造工作打下坚实的理论基础。
课程的基本要求本课程要求学生掌握半导体物理和半导体器件的基本概念和基本规律，对于基础理论，要求应用简单的模型定性说明，并能作简单的数学处理。
学习过程中，注意提高分析和解决实际问题的能力，并重视理论与实践的结合。
本课程涉及的物理概念和基本原理较多，为了加深对它们的理解，在各章节里都给学生留有一些习题或思考题，这些题目有的还是基本内容的补充。
半导体物理与器件
表面复合：硅晶体的表面，一般和SIO2 相接，在相互作用下，由于界面态的存 在，会在禁带中形成一些新的能级；硅 晶体表面受水汽和脏物的影响，也会在 禁带中产生一些新的能级。 这些能级其 实也属于复合中心能级的范畴。从而使 晶体表面载流子复合加剧，这样就使表 面附近载流子寿命减小。
非平衡载流子的扩散运动
施主能级
受主能级
P型半导体：硅中掺入3价元 素硼，产生非平衡载流子空 穴。在能带图中，在禁带中 靠近价带的地方，形成一个 受主能级EA。
受主能级
施主杂质和受主杂质 的补偿作用。
半导体中杂质的补偿
费米能级EF
：衡量半导体 掺杂水平―――电子填充水 平高低的标志。
载流子运动方式
半导体中载流子的两种运 动方式： 漂移运动（在电场作用下 的运动）； 扩散运动（浓度差造成的 运动）。
<三>半导体中的载流
子的迁移现象
载流子迁移率
载流子的迁移率：载 流子在单位电场强度 作用下的平均漂移速 度。
常温下载流子的迁移率
<四>非平衡载流子
平衡载流子：半导体在热平 衡情况下，体内产生的载流 子。 非平衡载流子：光、电等外 界因素引起的额外增加的载 流子。
非平衡载流子的净复合率： 甲：俘获电子过程； 乙：发射电子过程； 丙：俘获空穴过程； 丁：发射空穴过程。 净复合率 ＝ 甲 － 乙 ＝ 丙 － 丁
半导体的界面态和表面态
半导体界面： 半导体晶体和别的物质的交界面。 比如硅表面和SIO2的交界面。 半导体表面：当别的物质是空气时，半导体界面 又称为半导体表面。 半导体界面态：半导体界面上的硅原子外层电子 不能象体内那样和另一个硅原子的外层电子形成 完整的共价键，称悬挂键，它很容易和其它原子 结合，就形成了界面态。 表面态：界面态的特殊形式。