单质半导体的晶体结构类型

1. 硅(Silicon)

硅是最常用的单质半导体材料之一，其晶体结构类型为钻石晶体结构。钻石晶体结构由共价键连接的碳原子构成，其中每个碳原子与四个周围碳

原子形成四个共价键，形成一个八面体结构。硅的晶体结构与钻石类似，

其每个硅原子也与四个周围硅原子形成四个共价键，构成类似的八面体结构。硅晶体结构具有高度的对称性和稳定性，使得硅成为了最为重要的半

导体材料之一

硅晶体结构具有面心立方晶体结构类型。在硅晶体中，硅原子按照规

则排列成一个立方晶格，在每个晶胞中有8个硅原子。每个硅原子都与四

个相邻硅原子相连接，共享电子，形成共价键。硅的面心立方结构使得硅

晶体具有高度的均匀性和可预测性，这对半导体器件的制造和性能具有重

要影响。

2. 锗(Germanium)

锗也是一种常见的单质半导体材料，其晶体结构类型为钻石晶体结构。与硅类似，锗原子也是按照钻石晶体结构排列的，每个锗原子与四个周围

锗原子形成四个共价键，构成类似的八面体结构。锗的晶体结构与硅非常

相似，但由于锗原子较大，导致锗的晶体结构中的原子间距比硅略大，晶

格常数也相应增大。

锗晶体结构也属于面心立方类型，其晶胞中有8个锗原子。锗晶体与

硅晶体的主要区别在于晶格常数和原子间距的略有不同，以及双键和共价

键之间的平衡。这些差异使得锗在一些特定应用中更具优势，如红外光学、太阳能电池等。

总结起来，硅和锗作为常见的单质半导体材料，其晶体结构类型都为钻石晶体结构，也称为面心立方结构。这种结构类型的相对稳定性和均匀性使得硅和锗成为最重要的半导体材料之一、这两种材料的晶体结构对于半导体器件的性能和制造非常重要。

硅材料基础知识

硅材料基础知识主要内容：一、概述二、硅的结构、分类与来源三、硅的物理性质四、硅的化学性质五、硅的物理参数及测量六、硅的应用及注意事项

一、概述硅材料的基础知识，课程包括较多，有固体物理、量子力学、半导体物理、半导体化学、半导体器件工艺、半导体材料等方面的知识；内容较多，如半导体电子状态和能级、载流子的发布、导电性、非平衡载流子、P－N结、金属与半导体的接触、表面理论、光电效应、磁电效压阻效应、异质结等。这里只介绍半导体材料的最基本的内容。 1、材料按导电性能划分，可分为：导体、绝缘体、半导体三类。导体——容易导电的材料。如各种金属、石墨等。一般的，电阻率<0.2Ω〃cm 绝缘体——很难导电的材料。如橡胶、玻璃、背板、EVA、SiO2、Si3N4等。一般的，电阻率>20000Ω〃cm 半导体——介于两者之间的材料。如Si、Ge、GaAs、ZnO等，它具有一些独特的性质。注：a、金属靠电子导电，溶液靠离子导电，半导体导电靠电子或空穴导电。 b、空穴就是电子的缺少。 2、半导体材料，按组成结构可分为：元素半导体、化合物半导体、非晶半导体、有机半导体。 3、半导体器件对材料的要求： 3.1禁带宽度适中（一般0.5～1.5电子伏，硅是1.08） 3.2载流子迁移率高（一般1000～5000cm2/V〃s） 3.3纯度高 3.4电阻率要求可靠、均匀（一般0.001～100000 ，硅本征2.3×105） 3.5晶体的完整性

二、硅的结构、分类与来源 1、硅的原子理论 1.1元素周期表中，第三周期、第IVA 族元素，原子序数14，原子量28 电子排布1S 22S 22P 63S 23P 2 ,化合价为＋4价（＋2价） 1.2硅有三种同位素28Si ：9 2.21％、29Si ：4.70％、30Si ： 3.09％、 1.3晶体结构：金刚石结构（正四面体），原子间以共价键结合。由于外围电子全部形成共价键，结合力较强。可画出硅的共价键结构示意图。〃〃 2、硅的分类 2.1按纯净度划分：粗硅、提纯硅、高纯硅、掺杂硅 2.2按晶体结构分：单晶硅、多晶硅单晶硅：在晶体中，组成的原子按一定规则呈周期性排列。多晶硅：由许多不同方位的单晶组成。 2.3按导电类型划分：N 性、P 型 2.4按硅的形状划分：粉状、粒状、块状、棒状、片状等。 2.5按应用领域划分：太阳能级、电子级、航天级 2.6按制造方法划分：原硅、拉晶硅、冶金硅等。 2.7按实际应用划分：各个厂家均不同。 Si Si Si Si Si Si Si

半导体概述[1]

第五章半导体概述 5.1 半导体材料的基本性质 5.1.1半导体材料的分类及基本性质 1、半导体材料的分类半导体是一类导电能力介于导体和绝缘体之间的固体材料，其电学性能容易受到温度、光照、磁场和杂质浓度等的影响。半导体材料有多种形式的分类。半导体按结构可分为晶体半导体和非晶体半导体，而晶体又可分为单晶体和多晶体。半导体按成分可分为有机半导体和无机半导体，而无机半导体又分为单质半导体和化合物半导体。单质半导体材料有12种，包括硅、锗、硼、碳、灰锡、磷、灰砷、灰锑、硫、硒、碲和碘。其中，锡、砷和锑只有在特定的固相时才会显现出半导体性质。在这些单质半导体材料中，除硅、锗、硒外，通常要制取高纯度的单质半导体都比较困难。所以，硅、锗、硒是目前应用较多的单质半导体材料，其中硅材料的应用是最多的。原因是硅与其他的单质半导体材料相比极易提纯，可达到很高的纯度，而且在地球上的含量可达27%左右。化合物半导体材料种类十分繁多，大体可以分为Ⅲ—Ⅴ族化合物、Ⅱ—Ⅵ族化合物、Ⅳ—Ⅳ族化合物、三种或三种以上的元素化合物、氧化物、硫化物、稀土化合物半导体等材料等。 2、半导体材料的基本性质半导体材料的种类很多，但是他们都具有一些相同的性质。（1）对热敏感半导体材料的电阻率随温度的升高而迅速下降，这与金属材料的性质正好相反，金属材料的电阻率随温度的升高而增加。如高纯度的本征硅在室温下载流子浓度为1010cm-3级，相应的电阻率达20万Ω?cm以上。而500℃时，其载流子浓度可达1017cm-3，相应的电阻率只有百分之几个Ω?cm。温度变化20倍左右，而电阻率变化可达百万倍以上。（2）光电效应光电效应即在光的照射下，电路中产生电流或电流发生变化。半导体材料光电效应可分为两类：一类是在光照下使材料的电阻值发生改变，称为“光导效应”；另一类是在光照下能产生一定方向的电动势，称为“光伏效应”。（3）具有压阻效应对半导体施加压应力时，除会产生形变外，能带结构也要发生相应的变化，因而，半导体的电阻率（或电导率）也要发生改变，这种由于应力的作用使电阻率（或电导率）发生改变的现象称为压阻效应。

第一章晶体二极管及应用电路

第一章晶体二极管及应用电路 §1.1 知识点归纳一、半导体知识 1．本征半导体 ·单质半导体材料是具有4价共价键晶体结构的硅（Si）和锗（Ge）（图1-2）。前者是制造半导体IC的材料（三五价化合物砷化镓GaAs是微波毫米波半导体器件和IC的重要材料）。 ·纯净（纯度>7N）且具有完整晶体结构的半导体称为本征半导体。在一定的温度下，本征半导体内的最重要的物理现象是本征激发（又称热激发或产生）（图1-3）。本征激发产生两种带电性质相反的载流子——自由电子和空穴对。温度越高，本征激发越强。 +载流子。空穴导电的本质是价电子依次填补本征晶格·空穴是半导体中的一种等效q +电荷的空位宏观定向运动（图1-4）。中的空位，使局部显示q ·在一定的温度下，自由电子与空穴在热运动中相遇，使一对自由电子和空穴消失的现象称为载流子复合。复合是产生的相反过程，当产生等于复合时，称载流子处于平衡状态。 2．杂质半导体 ·在本征硅（或锗）中渗入微量5价（或3价）元素后形成N型（或P型）杂质半导体（N型：图1-5，P型：图1-6）。 ·在很低的温度下，N型（P型）半导体中的杂质会全部电离，产生自由电子和杂质正离子对（空穴和杂质负离子对）。 ·由于杂质电离，使N型半导体中的多子是自由电子，少子是空穴，而P型半导体中的多子是空穴，少子是自由电子。 ·在常温下，多子>>少子（图1-7）。多子浓度几乎等于杂质浓度，与温度无关；两少子浓度是温度的敏感函数。 ·在相同掺杂和常温下，Si的少子浓度远小于Ge的少子浓度。 3．半导体中的两种电流在半导体中存在因电场作用产生的载流子漂移电流（这与金属导电一致）；还存在因载流子浓度差而产生的扩散电流。 4．PN结 ·在具有完整晶格的P型和N型材料的物理界面附近，会形成一个特殊的薄层——PN 结（图1-8）。 ·PN结是非中性区（称空间电荷区），存在由N区指向P区的内建电场和内建电压；PN结内载流子数远少于结外的中性区（称耗尽层）；PN结内的电场是阻止结外两区的多子越结扩散的（称势垒层或阻挡层）。 ·正偏PN结（P区外接高于N区的电压）有随正偏电压指数增大的电流；反偏PN结（P区外接低于N区的电压），在使PN结击穿前，只有其值很小的反向饱和电流S I。即PN

单晶硅介绍

单质硅有无定形及晶体两种。无定形硅为灰黑色或栗色粉末，更常见的是无定形块状，它们是热和电的不良导体、质硬，主要用于冶金工业（例如铁合金及铝合金的生产）及制造硅化物。晶体硅是银灰色，有金属光泽的晶体，能导电（但导电率不及金属）故又称为金属硅。高纯度的金属硅（≥99．99％）是生产半导体的材料，也是电子工业的基础材料。掺杂有微量硼、磷等元素的单晶硅可用于制造二极管、晶体管及其他半导体器件。由于半导体技术不断向高集成度，高性能，低成本和系统化方向发展，半导体在国民经济各领域中的应用更加广泛。单晶硅片按使用性质可分为两大类：生产用硅片；测试用硅片。半导体元件所使用的单晶硅片系采用多晶硅原料再经由单晶生长技术所生产出来的。多晶硅所使用的原材料来自硅砂（二氧化硅）。目前商业化的多晶硅依外观可分为块状多晶与粒状多晶。多晶硅的品质规格：多晶硅按外形可分为块状多晶硅和棒状多晶硅；等级分为一、二、三级免洗料。多晶硅的检测：主要检测参数为电阻率、碳浓度、N型少数载流子寿命；外形主要是块状的大小程度；结构方面要求无氧化夹层；表面需要经过酸腐蚀，结构需致密、平整，多晶硅的外观应无色斑、变色，无可见的污染物。对于特殊要求的，还需要进行体内金属杂质含量的检测。单晶硅棒品质规格：单晶硅棒的主要技术参数其中电阻率、OISF密度、以及碳含量是衡量单晶硅棒等级的关键参数。这些参数在单晶成型后即定型，无法在此后的加工中进行改变。测试方法：电阻率：用四探针法。 OISF密度：利用氧化诱生法在高温、高洁净的炉管中氧化，再经过腐蚀后观察其密度进行报数。

碳含量：利用红外分光光度计进行检测。单晶硅抛光片品质规格：单晶硅抛光片的物理性能参数同硅单晶技术参数单晶硅抛光片的表面质量：正面要求无划道、无蚀坑、无雾、无区域沾污、无崩边、无裂缝、无凹坑、无沟、无小丘、无刀痕等。背面要求无区域沾污、无崩边、无裂缝、无刀痕。一、单晶硅的制法通常是先制得多晶硅或无定形硅，然后用直拉法或悬浮区熔法从熔体中生长出棒状单晶硅。熔融的单质硅在凝固时硅原子以金刚石晶格排列成许多晶核，如果这些晶核长成晶面取向相同的晶粒，则这些晶粒平行结合起来便结晶成单晶硅。单晶硅棒是生产单晶硅片的原材料，随着国内和国际市场对单晶硅片需求量的快速增加，单晶硅棒的市场需求也呈快速增长的趋势。单晶硅圆片按其直径分为6英寸、8英寸、12英寸（300毫米）及18英寸（450毫米）等。直径越大的圆片，所能刻制的集成电路越多，芯片的成本也就越低。但大尺寸晶片对材料和技术的要求也越高。单晶硅按晶体生长方法的不同，分为直拉法（CZ）、区熔法（FZ）和外延法。直拉法、区熔法生长单晶硅棒材，外延法生长单晶硅薄膜。直拉法生长的单晶硅主要用于半导体集成电路、二极管、外延片衬底、太阳能电池。目前晶体直径可控制在Φ3~8英寸。区熔法单晶主要用于高压大功率可控整流器件领域，广泛用于大功率输变电、电力机车、整流、变频、机电一体化、节能灯、电视机等系列产品。目前晶体直径可控制在Φ3~6英寸。外延片主要用于集成电路领域。由于成本和性能的原因，直拉法（CZ）单晶硅材料应用最广。在IC工业中所用的材料主要是CZ 抛光片和外延片。存储器电路通常使用CZ抛光片，因成本较低。逻辑电路一般使用价格较高的外延片，因其在IC制造中有更好的适用性并具有消除Latch－up的能力。单晶硅也称硅单晶，是电子信息材料中最基础性材料，属半导体材料类。单晶硅已渗透到国民经济和国防科技中各个领域，当今全球超过2000亿美元的电子通信半导体市场中95%以上的半导体器件及 99%以上的集成电路用硅。二、硅片直径越大，技术要求越高，越有市场前景，价值也就越高。日本、美国和德国是主要的硅材料生产国。中国硅材料工业与日本同时起步，但总体而言，生产技术水平仍然相对较低，而且大部分为2.5、3、4、5英寸硅锭和小直径硅片。中国消耗的大部分集成电路及其硅片仍然依赖进口。但我国科技人员正迎头赶上，于1998年成功地制造出了12英寸单晶硅，标志着我国单晶硅生产进入了新的发展时期。

半导体晶体结构和缺陷

半导体晶体结构和缺陷半导体是一种介于导体和绝缘体之间的材料，具有很多独特的性质和应用。在分子水平上，半导体由一系列原子组成。这些原子有一定的排列方式，形成了晶体结构。晶体结构的完整性对半导体材料的性能和性质起着至关重要的作用。半导体晶体结构通常采用三种常见的结构类型：立方晶格、钻石晶格和六边形晶格。对于立方晶格结构，每个原子都包围着8个相邻的原子，形成了一个立方体。钻石晶格结构是由两个延伸的、相互交错的面心立方体组成的。六边形晶格结构则是由六个等距的原子组成的环形结构。这些不同的结构类型决定了半导体的电子能带结构和电子运动的方式。半导体晶格结构中可能存在各种类型的缺陷，这些缺陷对半导体材料的性质和性能产生重要影响，同时也为一些应用提供了潜在的优势。下面介绍一些常见的半导体晶格缺陷。 1.点缺陷：点缺陷是晶体结构中最简单的种类，它们是由缺失或替代原子引起的。缺失原子形成的空位缺陷能够捕获电子或空穴，从而影响电子和空穴的移动性。 2.赋锗瑕疵：赋锗瑕疵是一种晶格点缺陷，即原子被替代为一个不同元素的原子。这种替代可能导致该区域的能带发生变化，并影响材料的电子性质。 3.界面缺陷：界面缺陷是晶体结构中两个不同晶体之间的缺陷，形成的界面是不完美的。这些界面缺陷会导致电子和空穴的散射和捕获，影响材料的载流子传输性质。

4.外延缺陷：外延缺陷是在晶体表面生长的过程中形成的缺陷，由于压力差和表面张力的影响，晶格结构在表面上变形。这种变形会导致表面损伤和晶格点缺陷的形成。这些缺陷在半导体材料的性质和性能中起着重要作用。一方面，缺陷可以捕获和释放电子和空穴，从而影响电荷运输性质和载流子寿命。另一方面，缺陷还可能引起光学效应，如发光或吸收，这些效应在半导体器件中具有广泛的应用。因此，对半导体材料中晶格结构和缺陷的深入理解是提高半导体器件性能和开发新型器件的关键。总之，半导体晶体结构和缺陷对半导体材料的性质和性能起着重要作用。对半导体晶格结构的探究和缺陷的理解，有助于我们更好地理解半导体材料的行为，以及如何利用这些属性来设计和优化半导体器件。随着对半导体材料的研究和应用的不断发展，我们可以预期将会有更多关于半导体晶格结构和缺陷的新发现和进展。

硅的晶体结构

自然界物质存在的形态有气态物质、液态物质和固态物质。固态物质可根据它们的质点(原子、离子和分子)排列规则的不同，分为晶体和非晶体两大类。具有确定的熔点的固态物质称为晶体，如硅、砷化镓、冰及一般金属等；没有确定的熔点、加热时在某一温度范围内就逐渐软化的固态物质称为非晶体，如玻璃、松香等。所有晶体都是由原子、分子、离子或这些粒子集团在空间按一定规则排列而成的。这种对称的、有规则的排列，叫晶体的点阵或晶体格子，简称为晶格。最小的晶格，称为晶胞。晶胞的各向长度，称为品格常数。将晶格周期地重复排列起来，就构成为整个晶体。晶体又分为单晶体和多晶体。整块材料从头到尾都按同一规则作周期性排列的晶体，称为单晶体。整个晶体由多个同样成分、同样晶体结构的小晶体(即晶粒)组成的晶体，称为多晶体。在多晶体中，每个小晶体中的原子排列顺序的位向是不同的。非晶体没有上述特征，组成它们的质点的排列是无规则的，而是“短程有序、长程无序’’的排列，所以又称为无定形态。一般的硅棒是单晶硅，粗制硅(冶金硅)和利用蒸发或气相沉积制成的硅薄膜为多晶硅，也可以为无定形硅。硅(S1)的原子序数为14，即它的原子核周围有14个电子。这些电子围绕着原子核按一层层的轨道分布，第一层2个，第二层8个，剩下的4个排在第三层，如图所示。另图为硅的晶胞结构。它可以看作是两个面心立方晶胞沿对角线方向上位移1／4互相套构而成。这种结构被称为金刚石式结构。硅(Si)锗(Ge)等重要半导体均为金刚石式结构。1个硅原子和4个相邻的硅原子由共价键联结，这 4个硅原子恰好在正四面体的4个顶角上，而四面体的中心是另一硅原子。硅单晶的制备方法：按拉制方法不同分为无坩埚区熔(FZ)法与有坩埚直拉(CZ)法。区熔拉制的单晶不受坩埚污染，纯度较高，适于生产电阻率高于20欧/厘米的N型硅单晶（包括中子嬗变掺杂单晶）和高阻 P型硅单晶。由于含氧量低，区熔单晶机械强度较差。大量区熔单晶用于制造高压整流器、晶体闸流管、高压晶体管等器件。直接法易于获得大直径单晶，但纯度低于区熔单晶，适于生产20欧/厘米以下的硅单晶。由于含氧量高,直拉单晶机械强度较好。大量直拉单晶用于制造MOS集成电路、大功率晶体管等器件。外延片衬底单晶也用直拉法生产。硅单晶商品多制成抛光片，但对FZ单晶片与CZ单晶片须加以区别。外延片是在硅单晶片衬底（或尖晶石、蓝宝石等绝缘衬底）上外延生长硅单晶薄层而制成，大量用于制造双极型集成电路、高频晶体管、小功率晶体管等器件。

硅的单晶体

硅的单晶体。具有基本完整的点阵结构的晶体。不同的方向具有不同的性质，是一种良好的半导材料。纯度要求达到99.9999％，甚至达到99.9999999％以上。用于制造半导体器件、太阳能电池等。用高纯度的多晶硅在单晶炉内拉制而成。熔融的单质硅在凝固时硅原子以金刚石晶格排列成许多晶核，如果这些晶核长成晶面取向相同的晶粒，则这些晶粒平行结合起来便结晶成单晶硅。单晶硅具有准金属的物理性质，有较弱的导电性，其电导率随温度的升高而增加，有显著的半导电性。超纯的单晶硅是本征半导体。在超纯单晶硅中掺入微量的ⅢA族元素，如硼可提高其导电的程度，而形成p型硅半导体；如掺入微量的ⅤA族元素，如磷或砷也可提高导电程度，形成n型硅半导体。单晶硅的制法通常是先制得多晶硅或无定形硅，然后用直拉法或悬浮区熔法从熔体中生长出棒状单晶硅。单晶硅主要用于制作半导体元件。用途：是制造半导体硅器件的原料，用于制大功率整流器、大功率晶体管、二极管、开关器件等单晶硅是一种比较活泼的非金属元素，是晶体材料的重要组成部分，处于新材料发展的前沿。其主要用途是用作半导体材料和利用太阳能光伏发电、供热等。由于太阳能具有清洁、环保、方便等诸多优势，近三十年来，太阳能利用技术在研究开发、商业化生产、市场开拓方面都获得了长足发展，成为世界快速、稳定发展的新兴产业之一。单晶硅建设项目具有巨大的市场和广阔的发展空间。在地壳中含量达25.8%的硅元素，为单晶硅的生产提供了取之不尽的源泉。近年来，各种晶体材料，特别是以单晶硅为代表的高科技附加值材料及其相关高技术产业的发展，成为当代信息技术产业的支柱，并使信息产业成为全球经济发展中增长最快的先导产业。单晶硅作为一种极具潜能，亟待开发利用的高科技资源，正引起越来越多的关注和重视。多晶硅;polycrystalline silicon 性质：灰色金属光泽。密度2.32~2.34。熔点1410℃。沸点2355℃。溶于氢氟酸和硝酸的混酸中，不溶于水、硝酸和盐酸。硬度介于锗和石英之间，室温下质脆，切割时易碎裂。加热至800℃以上即有延性，1300℃时显出明显变形。常温下不活泼，高温下与氧、氮、硫等反应。高温熔融状态下，具有较大的化学活泼性，能与几乎任何材料作用。具有半导体性质，是极为重要的优良半导体材料，但微量的杂质即可大大影响其导电性。电子工业中广泛用于制造半导体收音机、录音机、电冰箱、彩电、录像机、电子计算机等的基础材料。由干燥硅粉与干燥氯化氢气体在一定条件下氯化，再经冷凝、精馏、还原而得。多晶硅是单质硅的一种形态。熔融的单质硅在过冷条件下凝固时，硅原子以金刚石晶格形态排列成许多晶核，如这些晶核长成晶面取向不同的晶粒，则这些晶粒结合起来，就结晶成多晶硅。多晶硅可作拉制单晶硅的原料，多晶硅与单晶硅的差异主要表现在物理性质方面。例如，在力学性质、光学性质和热学性质的各向异性方面，远不如单晶硅明显；在电学性质方面，多晶硅晶体的导电性也远不如

晶体管类型

晶体管类型晶体管是一种半导体器件，它是现代电子技术中最重要的基础元件之一。晶体管有多种类型，每种类型都有其独特的特点和应用场景。本文将介绍几种常见的晶体管类型。一、晶体管的基本原理晶体管是由半导体材料制成的。半导体材料是一种介于导体和绝缘体之间的材料，它具有一定的导电性。晶体管的基本结构是由三个区域组成的：N型区、P型区和N型区，这三个区域被称为晶体管的结。当一个电压被施加到晶体管的结上时，就会产生电流。当电压为零时，晶体管是关闭的，当电压为正时，晶体管是开启的。晶体管的开关状态由电压来控制，因此可以用来控制电流。二、NPN型晶体管 NPN型晶体管是一种常见的晶体管类型。它的结构是由两个N型区和一个P型区组成的。当电压被施加到晶体管的基极上时，就会控制晶体管的电流流动。当基极电压为零时，晶体管是关闭的；当基极电压为正时，晶体管是开启的。 NPN型晶体管的应用场景非常广泛。它可以用来放大电流、开关电路、振荡电路等。在放大电路中，NPN型晶体管可以放大微弱的信号，使其变得更大，从而实现信号放大的目的。三、PNP型晶体管 PNP型晶体管是另一种常见的晶体管类型。它的结构是由两个P

型区和一个N型区组成的。当电压被施加到晶体管的基极上时，就会控制晶体管的电流流动。当基极电压为零时，晶体管是关闭的；当基极电压为负时，晶体管是开启的。 PNP型晶体管与NPN型晶体管的应用场景类似。它也可以用来放大电流、开关电路、振荡电路等。在实际应用中，PNP型晶体管常常与NPN型晶体管组合使用，以实现更复杂的电路功能。四、场效应晶体管场效应晶体管是一种特殊的晶体管类型。它是由一块半导体材料制成的，具有一个源极、一个漏极和一个栅极。当电压被施加到栅极上时，就会控制晶体管的电流流动。当栅极电压为零时，晶体管是关闭的；当栅极电压为正时，晶体管是开启的。场效应晶体管的应用场景也非常广泛。它可以用来放大信号、开关电路、振荡电路等。与传统的晶体管相比，场效应晶体管具有更高的输入阻抗和更低的噪声系数，因此在一些特殊的应用场景中具有更好的性能。五、双极性晶体管双极性晶体管是一种结构比较简单的晶体管类型。它由两个PN 结组成，没有单独的栅极。双极性晶体管的工作原理与NPN型晶体管和PNP型晶体管类似，但它的性能比较差，因此在实际应用中使用较少。六、总结晶体管是现代电子技术中最重要的基础元件之一。不同类型的晶

固体物理试题库(大全)

一、名词解释 1。晶态-—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-—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-—准晶态是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-—整块晶体内原子排列的规律完全一致的晶体称为单晶体。 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.理想晶体（完整晶体）——内在结构完全规则的固体，由全同的结构单元在空间无限重复排列而构成。 7.空间点阵（布喇菲点阵）--晶体的内部结构可以概括为是由一些相同的点子在空间有规则地做周期性无限重复排列，这些点子的总体称为空间点阵。 8。节点（阵点）-—空间点阵的点子代表着晶体结构中的相同位置，称为节点（阵点）。 9。点阵常数（晶格常数)-—惯用元胞棱边的长度。 10。晶面指数—描写布喇菲点阵中晶面方位的一组互质整数. 11。配位数—晶体中和某一原子相邻的原子数. 12。致密度—晶胞内原子所占的体积和晶胞体积之比。 13.原子的电负性—原子得失价电子能力的度量；电负性＝常数（电离能＋亲和能） 14.肖特基缺陷—晶体内格点原子扩散到表面，体内留下空位. 15.费仑克尔缺陷——晶体内格点原子扩散到间隙位置，形成空位－填隙原子对。 16。色心—-晶体内能够吸收可见光的点缺陷。 17.F心——离子晶体中一个负离子空位，束缚一个电子形成的点缺陷。 18。V心——离子晶体中一个正离子空位，束缚一个空穴形成的点缺陷。 19.近邻近似-—在晶格振动中，只考虑最近邻的原子间的相互作用。 20。Einsten模型-—在晶格振动中，假设所有原子独立地以相同频率ωE振动。 21.Debye模型—-在晶格振动中,假设晶体为各向同性连续弹性媒质,晶体中只有3支声学波，且ω=vq . 22.德拜频率ωD──Debye模型中g（ω）的最高频率。 23.爱因斯坦频率ωE──Einsten模型中g（ω）的最可几频率。 24.电子密度分布-—温度T时，能量E附近单位能量间隔的电子数。 25.接触电势差—-任意两种不同的物质A、B接触时产生电荷转移，并分别在A和B上产生电势V A、V B，这种电势称为接触电势，其差称为接触电势差. 25。BLoch电子费米气——把质量视为有效质量→ m，除碰撞外相互间无互作用，遵守费米分布的Bloch电子的集合称为BLoch电子费米气。 26.惯用元胞（单胞）：既能反映晶格周期性，又能反映其对称性的结构单元。 27.简谐近似：晶体中粒子相互作用势能泰勒展开式中只取到二阶项的近似. 28.杜隆—伯替定律：高温下固体比热为常数。 29.晶体的对称性：经过某种对称操作后晶体能自身重合的性质。 30.格波的态密度函数（振动模式密度）：在ω附近单位频率间隔内的格波总数。31。晶体结合能：原子在结合成晶体过程中所释放出来的能量。 32。倒格矢：

《电子技术基础》复习要点

《电子技术基础》复习要点课程名称：《电子技术基础》适用专业：2018级电气工程及其自动化（业余）辅导教材：《电子技术基础》张志恒主编中国电力出版社复习要点第一章半导体二极管 1.本征半导体 ❑单质半导体材料是具有4价共价键晶体结构的硅Si和锗Ge。 ❑导电能力介于导体和绝缘体之间。 ❑特性：光敏、热敏和掺杂特性。 ❑本征半导体：纯净的、具有完整晶体结构的半导体。在一定的温度下，本征半导体内的最重要的物理现象是本征激发（又称热激发），产生两种带电性质相反的载流子（空穴和自由电子对），温度越高，本征激发越强。 ◆空穴是半导体中的一种等效+q的载流子。空穴导电的本质是价电子依次填补本征晶体中空位，使局部显示+q电荷的空位宏观定向运动。 ◆在一定的温度下，自由电子和空穴在热运动中相遇，使一对自由电子和空穴消失的现象称为复合。当热激发和复合相等时，称为载流子处于动态平衡状态。 2．杂质半导体 ❑在本征半导体中掺入微量杂质形成的半导体。体现的是半导体的掺杂特性。 ◆P型半导体：在本征半导体中掺入微量的3价元素（多子是空穴，少子是电子）。 ◆N型半导体：在本征半导体中掺入微量的5价元素（多子是电子，少子是空穴）。 ❑杂质半导体的特性 ◆载流子的浓度：多子浓度决定于杂质浓度，几乎与温度无关；少子浓度是温度的敏感函数。 ◆体电阻：通常把杂质半导体自身的电阻称为体电阻。 ◆在半导体中，存在因电场作用产生的载流子漂移电流（与金属导电一致），还才能在因载流子

浓度差而产生的扩散电流。 3.PN结 ❑在具有完整晶格的P型和N型半导体的物理界面附近，形成一个特殊的薄层（PN结）。 ❑PN结中存在由N区指向P区的内建电场，阻止结外两区的多子的扩散，有利于少子的漂移。 ❑PN结具有单向导电性：正偏导通，反偏截止，是构成半导体器件的核心元件。 ◆正偏PN结（P+，N-）：具有随电压指数增大的电流，硅材料约为0.6-0.8V，锗材料约为0.2-0.3V。 ◆反偏PN结（P-，N+）：在击穿前，只有很小的反向饱和电流Is。 ◆PN结的伏安（曲线）方程： 4.半导体二极管 ❑普通的二极管内芯片就是一个PN结，P区引出正电极，N区引出负电极。 ◆单向导电性：正向导通，反向截止。 ◆正向导通压降：硅管0.6~0.7V，锗管0.2~0.3V。 ◆死区电压：硅管0.5V，锗管0.1V。 ❑分析方法：将二极管断开，分析二极管两端电位的高低: ◆若V阳>V阴(正偏)，二极管导通(短路); ◆若V阳

单晶硅的晶体类型

单晶硅的晶体类型单晶硅是目前最常用的半导体材料，也是最重要的工程材料之一。它的主要功能是用作电子器件的基础。它的特性主要取决于它的晶体类型，常见的单晶硅晶体类型有六边晶系、四方晶系和交叉晶系等。晶体类型的差异会对硅的性能产生显著影响。二、六边晶系六边晶系是单晶硅晶体类型中最常见的类型，它具有正六角形晶粒。它的晶粒中心是在坐标系上的（000）晶格位置上，外观为六角星型。其结构具有八条轴线，每条轴线上有六个晶体原子。硅的衍射表面的波长范围在约1.54~1.59之间，其扩散系数较大。三、四方晶系四方晶系是单晶硅晶体类型中最古老的类型，其结构与六边晶系相似，但四方晶系中晶粒的形状为四边形，而其内部结构具有四条轴线，每条轴线上有八个晶体原子。与六边晶系不同，四方晶系具有更长的衍射表面波长范围（1.59~1.64）和更小的扩散系数。四、交叉晶系交叉晶系是单晶硅晶体类型中最新的类型，它的晶粒形状是正六边形，但它的结构是由三条带有棱角的轴线构成的，其中每条轴线上有十个晶体原子。交叉晶系的衍射表面波长范围为 1.66~1.72，其扩散系数比六边晶系和四方晶系都要小。五、总结单晶硅晶体类型不仅影响着硅的性能，而且也影响着它的用

途。六边晶系最常见，它带有八条轴线，每条轴线上有六个晶体原子，衍射表面的波长范围在约1.54-1.59之间，其扩散系数较大。四方晶系是比较古老的类型，它的晶粒形状是四边形，衍射表面波长范围为1.59~1.64，扩散系数更小。交叉晶系是最新的类型，它的晶粒形状是正六边形，衍射表面波长范围为1.66~1.72，其扩散系数比六边晶系和四方晶系都要小。要想利用单晶硅发挥最大的效果，必须精确的选择其各种晶体类型。本文介绍了单晶硅的三种晶体类型，其中每个类型都有它特有的特性。

单晶硅晶体结构

单晶硅晶体结构单晶硅是用于制造微电子器件的显微结构材料，是一种半导体材料。它的特性是它有着优异的晶体结构特征，如高晶格密度，低晶粒尺寸，稳定的晶体构造和具有良好的抗对比性。这些特性使其成为重要的半导体材料，用于制造微电子集成电路和其他电子器件。单晶硅晶体结构由两种原子组成：硅原子和氧原子。硅原子有四颗电子，其中两颗电子形成一个稳定的八面体构型，另外两颗电子可以被氧原子吸收。氧原子有六颗电子，其中四颗电子形成一个稳定的十二面体构型，另外两颗电子可以被硅原子吸收。在构型上，氧原子就像是把四个硅原子“抓住”，形成一个正方体的构型。一个正方体的单晶硅晶体结构可以放置在一起，形成任意大小的单晶硅晶体结构。单晶硅晶体具有优良的特性，使其能够深入研究和制造微电子器件。其优良的晶体结构特征包括：高晶格密度、低晶粒尺寸、稳定的晶体构造和良好的抗对比性。高晶格密度是单晶硅晶体结构的一个重要特征，晶体中的原子由极紧凑的正方体构型组成，硅原子和氧原子的排列结构为硅网格八面体氧的九面体结构，晶粒的尺寸可以非常小，低于微米级别。这使单晶硅晶体结构具有良好的电学特性，能够表现出较高的电绝缘性，减少电子器件的漏电现象，使电子电路稳定性得到提高。稳定的晶体构造也是单晶硅晶体结构的一个重要特征，单晶硅晶体结构拥有优异的热稳定性，可以耐受温度较高的工作环境，可以更好地满足产品的现场应用。此外，单晶硅晶体结构还有良好的抗对比

性，这样可以使电子器件能够稳定地工作，可以降低噪声，提高信号质量。单晶硅晶体结构的优良特性使其成为重要的微电子集成电路材料，用于制造微电子集成电路、传感器、光电元件等等。自从20世纪60年代以来，单晶硅已经成为电子工业的骨干材料，广泛应用于各类现代电子设备，是电子产品高效率可靠运行的重要保障。综上所述，单晶硅晶体结构具有优异的晶体结构特性，如高晶格密度、低晶粒尺寸、稳定的晶体构造和具有良好的抗对比性。它的优良特性使其得以成为重要的半导体材料，用于制造微电子集成电路和其他电子器件，是电子产品高效率可靠运行的重要保障。随着半导体技术的进一步发展，单晶硅晶体结构将会成为创新电子产品的重要发展基石。

模拟电子技术基础_知识点总结归纳

欢迎阅读第一章半导体二极管 1.本征半导体 ❑单质半导体材料是具有4价共价键晶体结构的硅Si和锗Ge。 ❑导电能力介于导体和绝缘体之间。 ❑特性：光敏、热敏和掺杂特性。 ❑本征半导体：纯净的、具有完整晶体结构的半导体。在一定的温度下，本征半导体内的最重要的物理现象是本征激发（又称热激发），产生两种带电性质相反的载流子（空穴和自由电子对），温度越高，本征激发越强。 ◆空穴是半导体中的一种等效+q的载流子。空穴导电的本质是价电子依次填补本征晶体中空位，使局部显示+q电荷的空位宏观定向运动。 ◆在一定的温度下，自由电子和空穴在热运动中相遇，使一对自由电子和空穴消失的现象称为复合。当热激发和复合相等时，称为载流子处于动态平衡状态。 2．杂质半导体 ❑在本征半导体中掺入微量杂质形成的半导体。体现的是半导体的掺杂特性。 ◆P型半导体：在本征半导体中掺入微量的3价元素（多子是空穴，少子是电子）。 ◆N型半导体：在本征半导体中掺入微量的5价元素（多子是电子，少子是空穴）。 ❑杂质半导体的特性 ◆载流子的浓度：多子浓度决定于杂质浓度，几乎与温度无关；少子浓度是温度的敏感函数。 ◆体电阻：通常把杂质半导体自身的电阻称为体电阻。 ◆在半导体中，存在因电场作用产生的载流子漂移电流（与金属导电一致），还才能在因载流子浓度差而产生的扩散电流。 3.PN结 ❑在具有完整晶格的P型和N型半导体的物理界面附近，形成一个特殊的薄层（PN结）。 ❑PN结中存在由N区指向P区的内建电场，阻止结外两区的多子的扩散，有利于少子的漂移。 ❑PN结具有单向导电性：正偏导通，反偏截止，是构成半导体器件的核心元件。 ◆正偏PN结（P+，N-）：具有随电压指数增大的电流，硅材料约为0.6-0.8V，锗材料约为0.2-0.3V。 ◆反偏PN结（P-，N+）：在击穿前，只有很小的反向饱和电流Is。 ◆PN结的伏安（曲线）方程： 4.半导体二极管 ❑普通的二极管内芯片就是一个PN结，P区引出正电极，N区引出负电极。 ◆单向导电性：正向导通，反向截止。 ◆正向导通压降：硅管0.6~0.7V，锗管0.2~0.3V。 ◆死区电压：硅管0.5V，锗管0.1V。 ❑分析方法：将二极管断开，分析二极管两端电位的高低: