半导体物理知识点总结 (2)

半导体物理知识点总结 (2)
半导体物理知识点总结 (2)

半导体物理知识点总结

一、基本公式

1、 定律名称和公式,4)(T T M σ=,b T m =λ。

2、 光量子假设,爱因斯坦方程W mv h +=2

2

1ν,逸出功。 3、m v

h p h ==

λ,不确定关系:,x x x p h p m υ??≥?=?。 4、)0()πsin(2)(a x a

x n a x n ≤≤=

ψ,)0()n π(sin 2)(22

a x a

x

a x ≤≤=

ψ。

5、n ,l ,m l ,m s 四个量子数,当n 确定时,)1,........(

1,0-=n l ,当l 确定时l m l ±±±=.,.........2,1,0,而m s 只有两个值,分别是21+

和2

1-。 6、)()(max min k E k E E v c g -=,

)(k 222*

值导带底==k c n dk k E d m ,值

价带顶k 222*

)

(==k v n dk k E d m

7、 ])

(e x p [00T

k E E N n F c c --=,])

(exp[00T

k E E N p F v v -= ]exp[02

00T

k E N N n p n g v c i -

==。

8、n n qn σμ=,p p qp σμ=,n p qn qp σμμ=+,1

σρ=

9、爱因斯坦关系式

q T

k u D n n 0=和q

T k u D p p 0=,扩散长度公式n n n D L τ=,p p p D L τ=。 10、p 型,小注入情况下(τ为恒量),非平衡少数载流子复合的微分方程:τ

n

dt n d ?=?-

,对τn dt n d ?=?-积分得ττt

t

n

n e n n t n n dt n n d -???=??-=???-=????000

)ln(0。

二、基本概念和理论知识点

1、氢原子可见光谱(巴尔末系),玻尔氢原子理论假设(三点假设)。

2、实物粒子德布罗意波的统计观点(概率波)及实验验证(电子衍射试验)。

3、泡利不相容原理和能量最小原理(多电子原子中电子排布的基本原则)。

4、单晶Si和Ge的晶格结构(晶格类型和价键特点),GaAs的晶格结构(晶格类型和价键特点)。

5、金属、半导体和绝缘体的不同(禁带宽度和导带电子填充程度)。

6、半导体有效质量的特点(正负,大小与内外层电子的关系)。

7、半导体中载流子种类(电子和空穴,空穴重点)。

8、半导体中杂质存在形式(替位式和间隙式)。

9、半导体中施主杂质和受主杂质,重点浅杂质能级。

10、本征半导体的费米能级的推导过程(普适公式和电中性条件)。

11、非简并半导体,导电机制(以杂质电离为主还是以本征激发为主)的五个温区。

12、半导体的主要散射机构(电离杂质中心散射和晶格振动散射)。

13、扩散流密度S,扩散电流密度J,二者关系(概念)。

14、pn结的动态平衡过程(平衡pn结的建立过程)(几点重要内容)。

15、pn结的三种击穿机理。

16、理想MIS结构的模型,MIS结构的五种表面电场效应。

17、半导体的两种本征吸收模式(直接跃迁和间接跃迁,参与粒子)。

18、半导体的光吸收,光电导和光生伏特效应(基本概念)。

三:图片理解

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半导体物理知识点及重点习题总结

基本概念题: 第一章半导体电子状态 1.1 半导体 通常是指导电能力介于导体和绝缘体之间的材料,其导带在绝对零度时全空,价带全满,禁带宽度较绝缘体的小许多。 1.2能带 晶体中,电子的能量是不连续的,在某些能量区间能级分布是准连续的,在某些区间没有能及分布。这些区间在能级图中表现为带状,称之为能带。 1.2能带论是半导体物理的理论基础,试简要说明能带论所采用的理论方法。 答: 能带论在以下两个重要近似基础上,给出晶体的势场分布,进而给出电子的薛定鄂方程。通过该方程和周期性边界条件最终给出E-k关系,从而系统地建立起该理论。 单电子近似: 将晶体中其它电子对某一电子的库仑作用按几率分布平均地加以考虑,这样就可把求解晶体中电子波函数的复杂的多体问题简化为单体问题。 绝热近似: 近似认为晶格系统与电子系统之间没有能量交换,而将实际存在的这种交换当作微扰来处理。 1.2克龙尼克—潘纳模型解释能带现象的理论方法 答案: 克龙尼克—潘纳模型是为分析晶体中电子运动状态和E-k关系而提出的一维晶体的势场分布模型,如下图所示 利用该势场模型就可给出一维晶体中电子所遵守的薛定谔方程的具体表达式,进而确定波函数并给出E-k关系。由此得到的能量分布在k空间上是周期函数,而且某些能量区间能级是准连续的(被称为允带),另一些区间没有电子能级(被称为禁带)。从而利用量子力学的方法解释了能带现象,因此该模型具有重要的物理意义。 1.2导带与价带 1.3有效质量 有效质量是在描述晶体中载流子运动时引进的物理量。它概括了周期性势场对载流子运动的影响,从而使外场力与加速度的关系具有牛顿定律的形式。其大小由晶体自身的E-k 关系决定。 1.4本征半导体 既无杂质有无缺陷的理想半导体材料。 1.4空穴 空穴是为处理价带电子导电问题而引进的概念。设想价带中的每个空电子状态带有一个正的基本电荷,并赋予其与电子符号相反、大小相等的有效质量,这样就引进了一个假想的

物理必修二 知识点归纳

2017—2018学年度下学期高一物理组 主备教师:夏春青 第五章曲线运动 一、教学目标 使学生在理解曲线运动的基础上,进一步学习曲线运动中的两种特殊运动,抛体运动以及圆周运动,进而学习向心加速度并在牛顿第二定律的基础上推导出向心力,结合生活中的实际问题对曲线运动进一步加深理解。 二、教学内容 1.曲线运动及速度的方向; 2.合运动、分运动的概念; 3.知道合运动和分运动是同时发生的,并且互不影响; 4.运动的合成和分解; 5.理解运动的合成和分解遵循平行四边形定则; 6.知道平抛运动的特点,理解平抛运动是匀变速运动,会用平抛运动的规律解答有关问题; 7.知道什么是匀速圆周运动; 8.理解什么是线速度、角速度和周期; 9.理解各参量之间的关系;10.能够用匀速圆周运动的有关公式分析和解决有关问题;11.知道匀速圆周运动是变速运动,存在加速度。12.理解匀速圆周运动的加速度指向圆心,所以叫做向心加速度;13.知道向心加速度和线速度、角速度的关系;14.能够运用向心加速度公式求解有关问题;15.理解向心力的概念,知道向心力大小与哪些因素有关.理解公式的确切含义,并能用来计算;会根据向心力和牛顿第二定律的知识分析和讨论与圆周运动相关的物理现象; 16.培养学生的分析能力、综合能力和推理能力,明确解决实际问题的思路和方法。 三、知识要点

涉及的公式: §5-1 曲线运动 & 运动的合成与分解 一、曲线运动 1.定义:物体运动轨迹是曲线的运动。 2.条件:运动物体所受合力的方向跟它的速度方向不在同一直线上。 3.特点:①方向:某点瞬时速度方向就是通过这一点的曲线的切线方向。 ②运动类型:变速运动(速度方向不断变化)。 ③F 合≠0,一定有加速度a 。 ④F 合方向一定指向曲线凹侧。 ⑤F 合可以分解成水平和竖直的两个力。 4.运动描述——蜡块运动 二、运动的合成与分解 1.合运动 与分运动的关系: 等时性、独立性、等效性、矢量性。 2.互成角度的两个分运动的合运动的判断: ①两个匀速直线运动的合运动仍然是匀速直线运动。 ②速度方向不在同一直线上的两个分运动,一个是匀速直线运动,一个是匀变速直线运动,其合运动是匀变速曲线运动,a 合为分运动的加速度。 ③两初速度为0的匀加速直线运动的合运动仍然是匀加速直线运动。 ④两个初速度不为0的匀加速直线运动的合运动可能是直线运动也可能是曲线运动。当两个分运动的初速度的和速度方向与这两个分运动的和加速度在同一直线上时,合运动是匀变速直线运动,否则即为曲线运动。

半导体物理考研总结

1.布喇格定律(相长干涉):点阵周期性导致布喇格定律。 2.晶体性质的周期性:电子数密度n(r)是r的周期性函数,存在 3.2πp/a被称为晶体的倒易点阵中或傅立叶空间中的一个点,倒易点中垂线做直线可得布里渊区。 3.倒易点阵: 4.衍射条件:当散射波矢等于一个倒易点阵矢量G时,散射振幅 达到最大 波矢为k的电子波的布喇格衍射条件是: 一维情况(布里渊区边界满足布拉格)简化为: 当电子波矢为±π/a时,描述电子的波函数不 再是行波,而是驻波(反复布喇格反射的结果) 5.布里渊区: 6.布里渊区的体积应等于倒易点阵初基晶胞的体积。 7.简单立方点阵的倒易点阵,仍是一个简立方点阵,点阵常数为2π/a,第一布里渊区是个以原点为体心,边长为2π/a的立方体。 体心立方点阵的倒易点阵是个面心立方点阵,第一布里渊区是正菱形十二面体。面心立方点阵的倒易点阵是个体心立方点阵,第一布里渊区是截角八面体。 8.能隙(禁带)的起因:晶体中电子波的布喇格反射-周期性势场的作用。(边界处布拉格反射形成驻波,造成能量差)

9.第一布里渊区内允许的波矢总数=晶体中的初基晶胞数N -每个初基晶胞恰好给每个能带贡献一个独立的k值; -直接推广到三维情况考虑到同一能量下电子可以有两个相反的自旋取向,于是每个能带中存在2N个独立轨道。 -若每个初基晶胞中含有一个一价原子,那么能带可被电子填满一半; -若每个原子能贡献两个价电子,那么能带刚好填满;初基晶胞中若含有两个一价原子,能带也刚好填满。 绝缘体:至一个全满,其余全满或空(初基晶胞内的价电子数目为偶数,能带不 交叠)2N. 金属:半空半满 半导体或半金属:一个或两个能带是几乎空着或几乎充满以外,其余全满 (半金属能带交叠) 10.自由电子: 11.半导体的E-k关系: 导带底:E(k)>E(0),电子有效质量为正值; 价带顶:E(k)

半导体物理知识点总结

半导体物理知识点总结 本章主要讨论半导体中电子的运动状态。主要介绍了半导体的几种常见晶体结构,半导体中能带的形成,半导体中电子的状态和能带特点,在讲解半导体中电子的运动时,引入了有效质量的概念。阐述本征半导体的导电机构,引入了空穴散射的概念。最后,介绍了Si、Ge和GaAs的能带结构。 在1.1节,半导体的几种常见晶体结构及结合性质。(重点掌握)在1.2节,为了深入理解能带的形成,介绍了电子的共有化运动。介绍半导体中电子的状态和能带特点,并对导体、半导体和绝缘体的能带进行比较,在此基础上引入本征激发的概念。(重点掌握)在1.3节,引入有效质量的概念。讨论半导体中电子的平均速度和加速度。(重点掌握)在1.4节,阐述本征半导体的导电机构,由此引入了空穴散射的概念,得到空穴的特点。(重点掌握)在1.5节,介绍回旋共振测试有效质量的原理和方法。(理解即可)在1.6节,介绍Si、Ge的能带结构。(掌握能带结构特征)在1.7节,介绍Ⅲ-Ⅴ族化合物的能带结构,主要了解GaAs的能带结构。(掌握能带结构特征)本章重难点: 重点: 1、半导体硅、锗的晶体结构(金刚石型结构)及其特点; 三五族化合物半导体的闪锌矿型结构及其特点。 2、熟悉晶体中电子、孤立原子的电子、自由电子的运动有何不同:孤立原子中的电子是在该原子的核和其它电子的势场中运动,自由电子是在恒定为零的势场中运动,而晶体中的电子是在严格周期性重复排列的原子间运动(共有化运动),单电子近似认为,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其它大量电子的平均势场中运动,这个势场也是周期性变化的,而且它的周期与晶格周期相同。 3、晶体中电子的共有化运动导致分立的能级发生劈裂,是形成半导体能带的原因,半导体能带的特点: ①存在轨道杂化,失去能级与能带的对应关系。杂化后能带重新分开为上能带和下能带,上能带称为导带,下能带称为价带②低温下,价带填满电子,导带全空,高温下价带中的一部分电子跃迁到导带,使晶体呈现弱导电性。

人教版高中物理必修二知识点及题型总结

第五章曲线运动 一、知识点 (一)曲线运动的条件:合外力与运动方向不在一条直线上 (二)曲线运动的研究方法:运动的合成与分解(平行四边形定则、三角形法则) (三)曲线运动的分类:合力的性质(匀变速:平抛运动、非匀变速曲线:匀速圆周运动) (四)匀速圆周运动 1受力分析,所受合力的特点:向心力大小、方向 2向心加速度、线速度、角速度的定义(文字、定义式) 3向心力的公式(多角度的:线速度、角速度、周期、频率、转)(五)平抛运动 1受力分析,只受重力 2速度,水平、竖直方向分速度的表达式;位移,水平、竖直方向位移的表达式 3速度与水平方向的夹角、位移与水平方向的夹角 (五)离心运动的定义、条件 二、考察内容、要求及方式 1曲线运动性质的判断:明确曲线运动的条件、牛二定律(选择题)2匀速圆周运动中的动态变化:熟练掌握匀速圆周运动各物理量之间的关系式(选择、填空) 3匀速圆周运动中物理量的计算:受力分析、向心加速度的几种表

示方式、合力提供向心力(计算题) 3运动的合成与分解:分运动与和运动的等时性、等效性(选择、填空) 4平抛运动相关:平抛运动中速度、位移、夹角的计算,分运动与和运动的等时性、等效性(选择、填空、计算) 5离心运动:临界条件、最大静摩擦力、匀速圆周运动相关计算(选择、计算) 第六章万有引力与航天 一、知识点 (一)行星的运动 1地心说、日心说:内容区别、正误判断 2开普勒三条定律:内容(椭圆、某一焦点上;连线、相同时间相同面积;半长轴三次方、周期平方、比值、定值)、适用范围(二)万有引力定律 1万有引力定律:内容、表达式、适用范围 2万有引力定律的科学成就 (1)计算中心天体质量 (2)发现未知天体(海王星、冥王星) (三)宇宙速度:第一、二、三宇宙速度的数值、单位,物理意义(最小发射速度、最大环绕速度;脱离地球引力绕太阳运动;脱离太阳系)

半导体物理学_课堂知识详细归纳总结

第一章、 半导体中的电子状态习题 1-1、 什么叫本征激发?温度越高,本征激发的载流子越多,为什么?试定性说 明之。 1-2、 试定性说明Ge 、Si 的禁带宽度具有负温度系数的原因。 1-3、试指出空穴的主要特征。 1-4、简述Ge 、Si 和GaAS 的能带结构的主要特征。 1-5、某一维晶体的电子能带为 [])sin(3.0)cos(1.01)(0ka ka E k E --= 其中E 0=3eV ,晶格常数a=5х10-11m 。求: (1) 能带宽度; (2) 能带底和能带顶的有效质量。 题解: 1-1、 解:在一定温度下,价带电子获得足够的能量(≥E g )被激发到导带成 为导电电子的过程就是本征激发。其结果是在半导体中出现成对的电子-空穴对。如果温度升高,则禁带宽度变窄,跃迁所需的能量变小,将会有更多的电子被激发到导带中。 1-2、 解:电子的共有化运动导致孤立原子的能级形成能带,即允带和禁带。温 度升高,则电子的共有化运动加剧,导致允带进一步分裂、变宽;允带变宽,则导致允带与允带之间的禁带相对变窄。反之,温度降低,将导致禁带变宽。因此,Ge 、Si 的禁带宽度具有负温度系数。 1-3、 解:空穴是未被电子占据的空量子态,被用来描述半满带中的大量电子的 集体运动状态,是准粒子。主要特征如下: A 、荷正电:+q ; B 、空穴浓度表示为p (电子浓度表示为n ); C 、E P =-E n D 、m P *=-m n *。 1-4、 解: (1) Ge 、Si: a )Eg (Si :0K) = 1.21eV ;Eg (Ge :0K) = 1.170eV ; b )间接能隙结构 c )禁带宽度E g 随温度增加而减小; (2) GaAs : a )E g (300K )= 1.428eV ,Eg (0K) = 1.522eV ; b )直接能隙结构; c )Eg 负温度系数特性: dE g /dT = -3.95×10-4eV/K ; 1-5、 解: (1) 由题意得: [][])sin(3)cos(1.0)cos(3)sin(1.002 2 20ka ka E a k d dE ka ka aE dk dE +=-=

最新尼尔曼第三版半导体物理与器件小结+重要术语解释+知识点+复习题

尼尔曼第三版半导体物理与器件小结+重要术语解释+知识点+复 习题

第一章固体晶体结构 (3) 小结 (3) 重要术语解释 (3) 知识点 (3) 复习题 (3) 第二章量子力学初步 (4) 小结 (4) 重要术语解释 (4) 第三章固体量子理论初步 (4) 小结 (4) 重要术语解释 (4) 知识点 (5) 复习题 (5) 第四章平衡半导体 (6) 小结 (6) 重要术语解释 (6) 知识点 (6) 复习题 (7) 第五章载流子运输现象 (7) 小结 (7) 重要术语解释 (8) 知识点 (8) 复习题 (8) 第六章半导体中的非平衡过剩载流子 (8) 小结 (8) 重要术语解释 (9) 知识点 (9) 复习题 (10) 第七章pn结 (10) 小结 (10) 重要术语解释 (10) 知识点 (11) 复习题 (11) 第八章pn结二极管 (11) 小结 (11) 重要术语解释 (12) 知识点 (12) 复习题 (13) 第九章金属半导体和半导体异质结 (13) 小结 (13) 重要术语解释 (13) 知识点 (14) 复习题 (14) 第十章双极晶体管 (14)

小结 (14) 重要术语解释 (15) 知识点 (16) 复习题 (16) 第十一章金属-氧化物-半导体场效应晶体管基础 (16) 小结 (16) 重要术语解释 (17) 知识点 (18) 复习题 (18) 第十二章金属-氧化物-半导体场效应管:概念的深入 (18) 小结 (19) 重要术语解释 (19) 知识点 (19) 复习题 (20)

第一章固体晶体结构 小结 1.硅是最普遍的半导体材料。 2.半导体和其他材料的属性很大程度上由其单晶的晶格结构决定。晶胞是晶体 中的一小块体积,用它可以重构出整个晶体。三种基本的晶胞是简立方、体心立方和面心立方。 3.硅具有金刚石晶体结构。原子都被由4个紧邻原子构成的四面体包在中间。 二元半导体具有闪锌矿结构,它与金刚石晶格基本相同。 4.引用米勒系数来描述晶面。这些晶面可以用于描述半导体材料的表面。密勒 系数也可以用来描述晶向。 5.半导体材料中存在缺陷,如空位、替位杂质和填隙杂质。少量可控的替位杂 质有益于改变半导体的特性。 6.给出了一些半导体生长技术的简单描述。体生长生成了基础半导体材料,即 衬底。外延生长可以用来控制半导体的表面特性。大多数半导体器件是在外延层上制作的。 重要术语解释 1.二元半导体:两元素化合物半导体,如GaAs。 2.共价键:共享价电子的原子间键合。 3.金刚石晶格:硅的院子晶体结构,亦即每个原子有四个紧邻原子,形成一个 四面体组态。 4.掺杂:为了有效地改变电学特性,往半导体中加入特定类型的原子的工艺。 5.元素半导体:单一元素构成的半导体,比如硅、锗。

半导体物理知识点及重点习题总结

基本概念题: 第一章半导体电子状态 1、1 半导体 通常就是指导电能力介于导体与绝缘体之间的材料,其导带在绝对零度时全空,价带全满,禁带宽度较绝缘体的小许多。 1、2能带 晶体中,电子的能量就是不连续的,在某些能量区间能级分布就是准连续的,在某些区间没有能及分布。这些区间在能级图中表现为带状,称之为能带。 1、2能带论就是半导体物理的理论基础,试简要说明能带论所采用的理论方法。 答: 能带论在以下两个重要近似基础上,给出晶体的势场分布,进而给出电子的薛定鄂方程。通过该方程与周期性边界条件最终给出E-k关系,从而系统地建立起该理论。 单电子近似: 将晶体中其它电子对某一电子的库仑作用按几率分布平均地加以考虑,这样就可把求解晶体中电子波函数的复杂的多体问题简化为单体问题。 绝热近似: 近似认为晶格系统与电子系统之间没有能量交换,而将实际存在的这种交换当作微扰来处理。 1、2克龙尼克—潘纳模型解释能带现象的理论方法 答案: 克龙尼克—潘纳模型就是为分析晶体中电子运动状态与E-k关系而提出的一维晶体的势场分布模型,如下图所示 利用该势场模型就可给出一维晶体中电子所遵守的薛定谔方程的具体表达式,进而确定波函数并给出E-k关系。由此得到的能量分布在k空间上就是周期函数,而且某些能量区间能级就是准连续的(被称为允带),另一些区间没有电子能级(被称为禁带)。从而利用量子力学的方法解释了能带现象,因此该模型具有重要的物理意义。 1、2导带与价带 1、3有效质量 有效质量就是在描述晶体中载流子运动时引进的物理量。它概括了周期性势场对载流子运动的影响,从而使外场力与加速度的关系具有牛顿定律的形式。其大小由晶体自身的E-k

高中物理必修2知识点归纳重点

新课标高中物理必修Ⅱ知识点总结 在学习物理的过程中,希望你能养成解题的好习惯,这一点很重要。 1、看题目的时候,很容易会看着头晕转向,这是心理问题,是自己逃避的 表现。因此再看题目的过程中,要手拿笔,画出重要的解题关键点。比 如:物体的开始与结束的状态、平衡状态等等;(这是一个积累过程,习 惯了就会事半功倍,不要不要在乎纸的清洁。); 2、画图;物理解题应该是想象思维、图形结合,再到推理的过程。画图真 的是必不可少的,不能懒而省了这一步。一定要画图,而且要整洁,不 可马虎; 3、辅导书是第二个老师;你若自学辅导书的每一章节前面的是总结梳理, 认真的记忆梳理,你课都可以不听了(不骗人,前提是你真的用功了)。 自习的时候,不要直接做辅导书的题那么快,认真看前面的知识点和例 题,消化好了,绝对受益匪浅。(任何一门理科都可以这么学的) 第一模块:曲线运动、运动的合成和分解 <一> 曲线运动 1、定义:运动轨迹为曲线的运动。 2、物体做曲线运动的方向:做曲线运动的物体,速度方向始终在轨迹的切线方向上。 3、曲线运动的性质:曲线运动一定是变速运动。(选择题) 由于曲线运动速度一定是变化的,至少其方向总是不断变化的,所以,做曲线运动的物体的加速度必不为零,所受到的合外力必不为零。(选择题) 4、物体做曲线运动的条件 物体所受合外力(加速度)的方向与物体的速度方向不在一条直线上。 总之,做曲线运动的物体所受的合外力一定指向曲线的凹侧。(选择题) 5、分类 ⑴匀变速曲线运动:物体在恒力作用下所做的曲线运动,如平抛运动。 ⑵非匀变速曲线运动:物体在变力(大小变、方向变或两者均变)作用下所做的曲线运动,如圆周运动。 <二> 运动的合成与分解(小船渡河是重点) 1、运动的合成:从已知的分运动来求合运动,叫做运动的合成,包括位移、速度和加速度的合成,由于它们都是矢量,所以遵循平行四边形定则。运动合成重点是判断合运动和分运动,一般地,物体的实际运动就是合运动。(做题依据) 2、运动的分解:求一个已知运动的分运动,叫运动的分解,解题时应按实际“效果”分解,或正交分解。 3、合运动与分运动的关系: ⑴运动的等效性⑵等时性⑶独立性⑷运动的矢量性 4、运动的性质和轨迹

半导体物理知识点梳理

半导体物理考点归纳 一· 1.金刚石 1) 结构特点: a. 由同类原子组成的复式晶格。其复式晶格是由两个面心立方的子晶格彼此沿其空间对角线位移1/4的长度形成 b. 属面心晶系,具立方对称性,共价键结合四面体。 c. 配位数为4,较低,较稳定。(配位数:最近邻原子数) d. 一个晶体学晶胞内有4+8*1/8+6*1/2=8个原子。 2) 代表性半导体:IV 族的C ,Si ,Ge 等元素半导体大多属于这种结构。 2.闪锌矿 1) 结构特点: a. 共价性占优势,立方对称性; b. 晶胞结构类似于金刚石结构,但为双原子复式晶格; c. 属共价键晶体,但有不同的离子性。 2) 代表性半导体:GaAs 等三五族元素化合物均属于此种结构。 3.电子共有化运动: 原子结合为晶体时,轨道交叠。外层轨道交叠程度较大,电子可从一个原子运动到另一原子中,因而电子可在整个晶体中运动,称为电子的共有化运动。 4.布洛赫波: 晶体中电子运动的基本方程为: ,K 为波矢,uk(x)为一个与晶格同周期的周期性函数, 5.布里渊区: 禁带出现在k=n/2a 处,即在布里渊区边界上; 允带出现在以下几个区: 第一布里渊区:-1/2a

人教版高一物理必修二知识点总结

曲线运动 一、曲线运动 (1)条件:质点所受合外力的方向(或加速度方向)跟它的速度方向不在同一直线上。 ①匀变速曲线运动:若做曲线运动的物体受的是恒力,即加速度大小、方向都不变的曲线运动,如平抛运动; ②变加速曲线运动:若做曲线运动的物体所受的是变力,加速度改变,如匀速圆周运动。 (2)特点: ①曲线运动的速度方向不断变化,故曲线运动一定是变速运动。 ②曲线运动轨迹上某点的切线方向表示该点的速度方向。 ③曲线运动的轨迹向合力所指一方弯曲,合力指向轨迹的凹侧。 ④当物体受到的合外力的方向与速度方向的夹角为锐角时,物体做曲线运动速率将增大;当物体受到的合外力的方向与速度方向的夹角为钝角时,物体做曲线运动的速率将减小;当物体受到的合外力的方向与速度方向的夹角为90度时,物体做曲线运动速率将不变。 2.运动的合成与分解(指位移、速度、加速度三个物理量的合成和分解) (1)合运动和分运动关系:等时性、等效性、独立性、矢量性、相关性 ①等时性:合运动所需时间和对应的每个分运动所需时间相等。 ②等效性:合运动的效果和各分运动的整体效果是相同的,合运动和分运动是等效替代关系,不能并存。 ③独立性:每个分运动都是独立的,不受其他运动的影响 ④矢量性:加速度、速度、位移都是矢量,其合成和分解遵循平行四边形定则 ⑤相关性:合运动的性质是由分运动性质决定的 (2)从已知的分运动来求合运动,叫做运动的合成;求已知运动的分运动,叫运动的分解。 ①物体的实际运动是合运动 ②速度、时间、位移、加速度要一一对应 ③如果分运动都在同一条直线上,需选取正方向,与正方向相同的量取正,相反的量取负,矢量运算简化为代数运算。如果分运动互成角度,运动合成要遵循平行四边形定则 3.小船渡河问题 一条宽度为L 的河流,水流速度为V s ,船在静水中的速度为V c (1)渡河时间最短: 设船上头斜向上游与河岸成任意角θ,这时船速在垂直于河岸方向的速度分量V 1=V c sin θ,渡河所需时间为:θsin c V L t = , sin90=1当船头与河岸垂直时,渡河时间最短,c V L t = m in (与水 速的大小无关) 渡河位移:222t v L s s += (2)渡河位移最短: ①当V c >V s 时V s = V c cos θ渡河位移最短L s =min ;渡河时间为θ sin v L t = 船头应指向河的上游,并与河岸成一定的角度θ=arccosV s /V c ②当V c >V s 时以V s 的矢尖为圆心,以V c 为半径画圆,当V 与圆相切时,α角最大,V c =V s cos θ,船头与河岸的夹角为:θ=arccosV c /V s 。 渡河的最小位移:L V V L s c s ==θcos

高中物理必修二知识点总结

高中物理必修 2 知识点期末总复习 考试重点内容:曲线运动、动量、功和能、机械振动 (一)曲线运动、万有引力 知识结构 1. 曲线运动一定是变速运动!速度沿轨迹切线方向(fangxiang) ,加速度方向(fangxiang) 沿合外力方向——指向轨道内侧。物体做曲线运动的条件是合外力与速度不在一条直线上。 2. 曲线运动的研究方法:矢量合成与分解法,切线方向的分力艺Ft只改变质 点的运动速率大小;法线方向的分力艺Fn只改变质点运动的方向。 3. 运动的合成和分解:速度、位移、加速度等都是矢量,都可以根据需要和实际情况,用平行四边形定则合成和分解。两个匀速直线运动的合成,两个初速度为 0 的匀变速运动的合成一定是直线运动。两个直线运动的合成不一定是直线运动。 4. 平抛运动:加速度:a= g,方向竖直向下,与质量无关,与初速度大小无关;速度: vx = v0, vy = gt , vt =( v02+vy2) 1/2,方向与水平方向成0 角,tg 9 =gt/v0 ; 位移:x = v0t,y =gt2/2,s = (x2+y2) 1/2,方向与水平方向成a角,tg a=/x. 轨迹方程:y= gx2/2v02 为抛物线。 在空中飞行时间:t =( 2h/g ) 1/2 ,与质量和初速度大小无关,只由高度决定。 水平最大射程:x=v0t = v0(2h/g ) 1/2 由初速度和高度决定,与质量无关。曲线运动的位移、速度、加速度都不在同一方向上。 5. 匀速圆周运动: 1) 周期T、质点运动一周所用的时间。是描述质点转动快慢的物理量。 2) 线速度v、质点通过的弧长厶s与所用时间△ t之比为一定值,该比值是匀速圆周运动的速率v=A s/ △ t,数值上等于质点在单位时间内通过的弧长。线速度的方向在圆周的切线方向上。线速度是描述质点转动快慢和方向的物理量。 3) 角速度3、连接质点与圆心的半径转过的角度△?与所用时间厶t之比为一 定值,该比值是匀速圆周运动的角速度w = A^ /△ t,数值上等于在单位时间内半 径转过的角度。单位是弧度/秒( rad/s ),角速度也是描述质点转动快慢的物理量周期、线速度、角速度之间有的关系: 质点转一周弧长s = 2n r,时间为T,则v = 2n r/T 角度为2 n 3 = 2 n /T 由上两公式有v=3 r ,3= v/r 圆周运动是曲线运动,它的速度方向时刻在变化着,匀速圆周运动一定是变速运动,“匀速”仅是速率不变的意思。 4) 匀速圆周运动的加速度a、加速度的方向指向圆心一一向心加速度,其方向时时刻刻指向圆心,即方向时时刻刻在变化着,所以匀速圆周运动是变加速运动。向心加速度的大小:an = v2/r =3 2r 。 5) 向心力F= ma=mv2/r ,或F= ma= m32r ,方向总指向圆心。向心力是根据力的作用效果命名的。 6. 万有引力与天体、卫星的轨道运动万有引力定律:宇宙间任何两个有质量的物体间都 是相互吸引的,引力大小与 两物体的质量的乘积成正比,与它们的距离的平方成反比。 设物体质量分别为ml m2,物体之间距离为r,则F= Gm1m2/r2 万有引力定律在天文学上的应用——天体质量及运动分析,宇宙速度与卫星轨道运动问题分析依据:万有引力定律、牛顿运动定律、F= mv2/r 、匀速圆周运动规 律;常用近似条件:将有关轨道运动看作匀速圆周运动,引力 F = mg= mv2/r (g随 高度、纬度等因素变化而变化) 。 7. 宇宙速度: (1)线速度:设卫星到地心的距离为r,r 就是卫星轨道半径,环绕线速度为 v ,卫星质量为m设地球质量为M,地球半径为R. 根据万有引力定律和牛顿运动定律有 GMm/r2=mv2/r 由此得到环绕速度v=( GM/r) 1/2 对所有地球卫星,环绕速度由轨道半径决定,与卫星质量,性能因素无关。r =R+h, h为卫星距地面的高度,r (h)越大,环绕速度越小。 ( 2)角速度:由3= v/r 有3=( GM/r3) 1/2 (3)周期:由3= 2n /T 得T= 2n( r3/ GM ) 1/2 角速度和周期均由轨道半径决定,半径越大,角速度越小,周期越长。 宇宙速度:第一宇宙速度:由环绕速度公式v=( GM/r)1/2 r = R+h,当高度h远远小于地球半径时,即卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动。近似有v=( GM/R) 1/2 这是地球卫星的最大环绕速度。又在地球表面附近,地球对卫星的引力近似等于重力mg mg= mv2/R 可得 v=( gR) 1/2 把g= 9.8 X 10—3km/s2 和R= 6.4x103km 代入上公式,得到v = 7.9km/s,这是地球卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动的环绕速度,是最大的环绕速度,也是使一个物体成为人造地球卫星所必须的最小发射速度. 我们称之为第一宇宙速度。 VI=7.9km/s 第二宇宙速度:当发射速度小于第一宇宙速度时,物体将落回地面;当发射速 度大于v= 7.9km/s ,卫星将在不同圆轨道或椭圆轨道运动。当发生速度大于等于11.2km/s 时,物体将挣脱地球引力束缚,成为人造行星或飞向其它行星。所以 11.2km/s 为第二宇宙速度。 VII = 11.2km/s 第三宇宙速度:当物体的速度达到16.7km/s 时,物体将挣脱太阳引力的束缚飞向太阳系以外的宇宙空间,16.7km/s 为第三宇宙速度。 VIII = 16.7km/s (二)动量与动量守恒 知识结构 1. 力的冲量定义:力与力作用时间的乘积——冲量I=Ft 矢量:方向——当力的方向不 变时,冲量的方向就是力的方向。过程量:力在时间上的累积作用,与力作用的一段时间相关单位:牛秒、N?s 2. 动量定义:物体的质量与其运动速度的乘积——动量p=mv 矢量:方向——速度的 方向 状态量:物体在某位置、某时刻的动量单位:千克米每秒、kgm/s 3. 动量定理艺Ft = mvt—mv0 动量定理研究对象是一个质点,研究质点在合外力作用 下、在一段时间内的一 个运动过程。定理表示合外力的冲量是物体动量变化的原因,合外力的冲量决定并量度了物体动量变化的大小和方向。 矢量性:公式中每一项均为矢量,公式本身为一矢量式,在同一条直线上处理

半导体物理笔记总结 对考研考刘恩科的半导体物理很有用 对考研考刘恩科的半导体物理很有用

半导体物理 绪 论 一、什么是半导体 导体 半导体 绝缘体 电导率ρ <10- 9 3 10~10- 9 10> cm ?Ω 此外,半导体还有以下重要特性 1、 温度可以显著改变半导体导电能力 例如:纯硅(Si ) 若温度从 30C 变为C 20时,ρ增大一倍 2、 微量杂质含量可以显著改变半导体导电能力 例如:若有100万硅掺入1个杂质(P . Be )此时纯度99.9999% ,室温(C 27 300K )时,电阻率由214000Ω降至0.2Ω 3、 光照可以明显改变半导体的导电能力 例如:淀积在绝缘体基片上(衬底)上的硫化镉(CdS )薄膜,无光照时电阻(暗电阻)约为几十欧姆,光照时电阻约为几十千欧姆。 另外,磁场、电场等外界因素也可显著改变半导体的导电能力。 综上: ● 半导体是一类性质可受光、热、磁、电,微量杂质等作用而改变其性质的材料。 二、课程内容 本课程主要解决外界光、热、磁、电,微量杂质等因素如何影响半导体性质的微观机制。 预备知识——化学键的性质及其相应的具体结构 晶体:常用半导体材料Si Ge GaAs 等都是晶体 固体 非晶体:非晶硅(太阳能电池主要材料) 晶体的基本性质:固定外形、固定熔点、更重要的是组成晶体的原子(离子)在较大范围里(6 10-m )按一定方式规则排列——称为长程有序。 单晶:主要分子、原子、离子延一种规则摆列贯穿始终。 多晶:由子晶粒杂乱无章的排列而成。 非晶体:没有固定外形、固定熔点、内部结构不存在长程有序,仅在较小范围(几个原子距)存在结构有 序——短程有序。 §1 化学键和晶体结构 1、 原子的负电性 化学键的形成取决于原子对其核外电子的束缚力强弱。 电离能:失去一个价电子所需的能量。 亲和能:最外层得到一个价电子成为负离子释放的能量。(ⅡA 族和氧除外) 原子负电性=(亲和能+电离能)18.0? (Li 定义为1) ● 负电性反映了两个原子之间键合时最外层得失电子的难易程度。 ● 价电子向负电性大的原子转移 ⅠA 到ⅦA ,负电性增大,非金属性增强

半导体物理学复习提纲(重点)

第一章 半导体中的电子状态 §1.1 锗和硅的晶体结构特征 金刚石结构的基本特征 §1.2 半导体中的电子状态和能带 电子共有化运动概念 绝缘体、半导体和导体的能带特征。几种常用半导体的禁带宽度; 本征激发的概念 §1.3 半导体中电子的运动 有效质量 导带底和价带顶附近的E(k)~k 关系()()2 * 2n k E k E m 2h -0= ; 半导体中电子的平均速度dE v hdk = ; 有效质量的公式:2 2 2 * 11dk E d h m n = 。 §1.4本征半导体的导电机构 空穴 空穴的特征:带正电;p n m m ** =-;n p E E =-;p n k k =- §1.5 回旋共振 §1.6 硅和锗的能带结构 导带底的位置、个数; 重空穴带、轻空穴 第二章 半导体中杂质和缺陷能级 §2.1 硅、锗晶体中的杂质能级

基本概念:施主杂质,受主杂质,杂质的电离能,杂质的补偿作用。 §2.2 Ⅲ—Ⅴ族化合物中的杂质能级 杂质的双性行为 第三章 半导体中载流子的统计分布 热平衡载流子概念 §3.1状态密度 定义式:()/g E dz dE =; 导带底附近的状态密度:() () 3/2 * 1/2 3 2()4n c c m g E V E E h π=-; 价带顶附近的状态密度:() () 3/2 *1/2 3 2()4p v V m g E V E E h π=- §3.2 费米能级和载流子的浓度统计分布 Fermi 分布函数:()01 ()1exp /F f E E E k T = +-???? ; Fermi 能级的意义:它和温度、半导体材料的导电类型、杂质的含量以及能量零点的选取有关。1)将半导体中大量的电子看成一个热力学系统,费米能级F E 是系统的化学势;2)F E 可看成量子态是否被电子占据的一个界限。3)F E 的位置比较直观地标志了电子占据量子态的情况,通常就说费米能级标志了电子填充能级的水平。费米能级位置较高,说明有较多的能量较高的量子态上有电子。 Boltzmann 分布函数:0()F E E k T B f E e --=; 导带底、价带顶载流子浓度表达式: 0()()c c E B c E n f E g E dE '= ?

半导体物理知识归纳及习题讲解

半导体物理 绪 论 一、什么是半导体 导体 半导体 绝缘体 电导率ρ <3 10- 93 10~10 - 910> cm ?Ω 此外,半导体还有以下重要特性 1、 温度可以显著改变半导体导电能力 例如:纯硅(Si ) 若温度从ο 30C 变为C ο 20时,ρ增大一倍 2、 微量杂质含量可以显著改变半导体导电能力 例如:若有100万硅掺入1个杂质(P . Be )此时纯度99.9999% ,室温(C ο 27 300K )时,电阻率由214000Ω降至0.2Ω 3、 光照可以明显改变半导体的导电能力 例如:淀积在绝缘体基片上(衬底)上的硫化镉(CdS )薄膜,无光照时电阻(暗电阻)约为几十欧姆,光照时电阻约为几十千欧姆。 另外,磁场、电场等外界因素也可显著改变半导体的导电能力。 综上: ● 半导体是一类性质可受光、热、磁、电,微量杂质等作用而改变其性质的材料。 二、课程内容 本课程主要解决外界光、热、磁、电,微量杂质等因素如何影响半导体性质的微观机制。 预备知识——化学键的性质及其相应的具体结构 晶体:常用半导体材料Si Ge GaAs 等都是晶体 固体 非晶体:非晶硅(太阳能电池主要材料) 晶体的基本性质:固定外形、固定熔点、更重要的是组成晶体的原子(离子)在较大范围里 (6 10-m )按一定方式规则排列——称为长程有序。 单晶:主要分子、原子、离子延一种规则摆列贯穿始终。 多晶:由子晶粒杂乱无章的排列而成。 非晶体:没有固定外形、固定熔点、内部结构不存在长程有序,仅在较小范围(几个原子距) 存在结构有序——短程有序。 §1 化学键和晶体结构 1、 原子的负电性 化学键的形成取决于原子对其核外电子的束缚力强弱。 电离能:失去一个价电子所需的能量。 亲和能:最外层得到一个价电子成为负离子释放的能量。(ⅡA 族和氧除外) 原子负电性=(亲和能+电离能)18.0? (Li 定义为1) ● 负电性反映了两个原子之间键合时最外层得失电子的难易程度。

半导体物理第七章总结复习_北邮全新

第七章 一、基本概念 1.半导体功函数: 半导体的费米能级E F 与真空中静止电子的能量E 0的能量之差。 金属功函数:金属的费米能级E F 与真空中静止电子的能量E 0的能量之差 2.电子亲和能: 要使半导体导带底的电子逸出体外所需的最小能量。 3. 金属-半导体功函数差o: (E F )s-(E F )m=Wm-Ws 4. 半导体与金属平衡接触平衡电势差: q W W V s m D -= 5.半导体表面空间电荷区 : 由于半导体中自由电荷密度的限制,正电荷分布在表面相当厚的一层表面层内,即空间电荷区。表面空间电荷区=阻挡层=势垒层 6.电子阻挡层:金属功函数大于N 型半导体功函数(Wm>Ws )的MS 接触中,电子从半导体表面逸出到金属,分布在金属表层,金属表面带负电。半导体表面出现电离施主,分布在一定厚度表面层内,半导体表面带正电。电场从半导体指向金属。取半导体内电位为参考,从半导体内到表面,能带向上弯曲,即形成表面势垒,在势垒区,空间电荷主要有带正电的施主离子组成,电子浓度比体内小得多,因此是是一个高阻区域,称为阻挡层。 【电子从功函数小的地方流向功函数大的地方】 7.电子反阻挡层:金属功函数小于N 型半导体功函数(Wm

物理必修二知识点总结

第5章 1.曲线运动:物体的运动轨迹为一条曲线的运动。 曲线运动中,质点在某一点的速度(运动方向),沿曲线在这一点的切线方向。 2.曲线运动是变速运动。(速度方向时刻改变) 3.物体做曲线运动的条件:当物体所受合力的方向与它的速度方向不在同一直线上时,物体做曲线运动。 4.类似力的合成与分解,运动也可以进行合成与分解。物体的一个运动结果可以和它参与几个运动的共同结果是相同的,我们把这个运动称为那几个运动的合运动,那几个运动称为这个运动的分运动。求几个运动的合运动叫运动的合成,求一个运动的几个分运动叫运动的分解。运动的合成与分解遵循平行四边形定则和三角形定则。在高中阶段,运动的合成与分解通常指运动学量(F a v x ,,,)的合成与分解。 重要结论:(1)两个匀速直线运动的合运动一定是匀速直线运动。 (2)一个匀速直线运动和一个匀变速直线运动的合运动一定是曲线运动。 (3)两个直线运动的合运动可以是曲线运动也可以是直线运动。 (4)合运动与分运动具有同时性,独立性,同体性 5.抛体运动:物体只在重力作用下,以一定的初速度抛出所发生的运动。 分类:平抛运动,竖直上抛,斜抛运动。 特别注意:做抛体运动的物体只受重力,加速度都为g ,它们都是匀变速运动。 研究抛体运动的方法: 运动的合成与分解、化曲为直的思想 6.平抛运动:物体只在重力作用下,以 一定的水平初速度0v 平抛运动的规律: x h h x s v v v v v gt h gh v gt v t v x v v y y y y =+==+=?????????====βαtan tan 21 2220 2202 2000方向:平抛运动的位移:方向:平抛运动的速度:;分位移:;分速度:由落体运动竖直方向的分运动:自;分位移:分速度:的匀速直线运动度为水平方向的分运动:速 7.圆周运动:物体沿着圆周运动。描述圆周运动的物理学量及其单位: )/(,),(),/(),/(),/(2s m a a s T s r n s rad s m v n τω 各物理量间关系:T n r v T T r v n t t l v 1 ,,2,2,,=====??=??=ωπ ωπθ ω,时间圈数 向心加速度表达式:r T r r v a n 222)2 (π ω=== x

半导体物理复习归纳

一、半导体的电子状态)Ge、金刚石结构(Si、1个空间对角线4对角线互相平移1/Si、Ge原子组成,正四面体结构,由两个面心立方沿空间长度套构而成。由相同原子构成的复式格子。)2、闪锌矿结构(GaAs对角线族化合物分子构成,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3-5。由不同原子构成有一定离子键/4个空间对角线长度套构而成。由共价键结合,相互平移1 的复式格子。)3、纤锌矿结构(ZnS六方由两类原子各自组成的以正四面体结构为基础,具有六方对称性,与闪锌矿结构类似,。而成。是共价化合物,但具有离子性,且离子性占优排列的双原子层堆积)、氯化钠结构(NaCl4 ,形成的复式格子。/2沿棱方向平移1 、原子能级与晶体能带5导致能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,原子组成晶体时,级劈裂形成能带。、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6 子激发为导带电子的过程,称为本征激发。7、有效质量的意义有效质量为负说明晶格对粒子做负功)a.有效质量概括了半导体内部势场的作用( b.有效质量可以直接由实验测定有效质量越大。能带越窄,二次微商越小,c.有效质量与能量函数对于k的二次微商成反比。的方法、8测量有效质量。测出共振吸收时共振吸收角频率等于回旋频率时,就可以发生回旋共振。当交变电磁场要求为能观测出明显的共振吸收峰,电磁波的角频率和磁感应强度,就可以算出有效质量。下进行。,且实验要在低温样品纯度较高、空穴9,+q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。 m*而且具有正的有效质量p /重空穴10、轻重空穴:有效质量较大的空穴轻空穴:有效质量较小的空穴11、间接带隙半导体的半导体。不同k值价带顶导带底和处于 二、半导体中的杂质和缺陷能级、晶胞空间体积计算1 8个原子占晶胞空间的百分数:个硅原子,每个原子看做半径为晶胞中有8r的圆球,则Si且等于,4体对角线长度处的圆球中心间的距离为2r/立方体某顶角的圆球中心与距此顶角13a)的1/4。边长为a的立方体体对角线长(2、杂质类型 :原子较小,存在于晶格原子间的间隙位置间隙式 替位式:原子大小及价电子壳层结构与晶格原子相近,取代晶格原子而位于晶格格点处(3、5族元素属于替位式) 3、杂质能级 被施主/受主杂质束缚的电子/空穴的能量状态称为施主E/受主E能级,位于离导带/价带很AD近的禁带中。电子/空穴挣脱杂质束缚成为导电粒子所需的能量称为杂质电离能。杂质电离能小的杂质能级很接近导带底/价带顶,称为浅能级,在室温下就几乎全部离化。 4、杂质补偿 施主、受主杂质间的相互抵消作用称为杂质补偿。高度补偿的半导体虽然导电性类似高纯半导体,但实际性能很差。 5、深能级杂质 施主杂质能级距离导带底、受主杂质能级距离价带顶很远的能级称为深能级。深能级杂质能够多次电离,往往在禁带引入若干个能级。有的杂质既能引入施主能级,又能引入受主能级。深能级杂质对载流子浓度和导电类型的影响没有浅能级杂质显著,但对于载流子复合作用比浅能级杂质强,故也称为复合中心。 6、缺陷 点缺陷、位错 三、载流子统计分布 1、热平衡 载流子产生:

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