第一篇：初中英語輔導(dǎo)課程j教案一

教案一 杭州中考英語易錯題分析及強化訓(xùn)練

一、課前準備

學(xué)生分組，一般分2-4個組。每次授課結(jié)束前布置10道左右題目，作為對該次上次的測評，每位同學(xué)的分數(shù)相加作為本組的得分。得分最高的組給以獎勵。每天以此類推，以激發(fā)同學(xué)挑戰(zhàn)，提升學(xué)生積極性。

其他加分情形：回答問題，課堂演板練習(xí)。

二、授課內(nèi)容：杭州中考英語易錯題分析

一）名詞、冠詞

1、重點知識講解。

名詞易錯知識點：可數(shù)與不可數(shù)；可數(shù)名詞復(fù)數(shù)形式；同一單詞可數(shù)與不可數(shù)的用法區(qū)別；集體名詞；名詞所有格。

冠詞易錯知識點：定冠詞不定冠詞用法區(qū)別；必須和不用定冠詞情形；

2、老師提問，學(xué)生回答，對知識點進行鞏固。

考試試題范例

1.--What can I do for you?--I’d like two _______.A.box of apple B.boxes of apples C.box of apples D.boxes of apple

答案: B.(選擇其它三項的同學(xué)要注意仔細看題.不要馬虎, 這里box 和apple都是可數(shù)名詞)

2.Help yourself to _________.A.some chickens B.a chicken C.some chicken D.any chicken

答案: C(選擇A的同學(xué)要注意chicken當(dāng)雞肉講時不可數(shù))

3.________ it is today!A.What fine weather B.What a fine weather C.How a fine weather D.How fine a weather

答案: A.(選擇B的同學(xué)要注意weather不可數(shù).選擇C和D的同學(xué)要注意weather是名詞, 要用what來感嘆.)

4.Which is the way to the __________? A.shoe factory B.shoes factory C.shoe’s factory D.shoes’factory

答案: A.(選擇D的同學(xué)注意這里不是指名詞所有格, 而是名詞作形容詞的用法.類似的用法如: pencil box;school bag等.)

5.This class ________ now.Miss Gao teaches them.A.are studyingB.is studyingC.be studyingD.studying

答案: A.(選擇B的同學(xué)要注意, 當(dāng)這種概念名詞當(dāng) “人”講的時候要做復(fù)數(shù)處理.類似的還有: the police are running after the thief等)

6.We will have a _________ holiday after the exam.A.two monthB.two-monthC.two month’sD.two-months

答案: B(選擇C的同學(xué)要注意應(yīng)用two months’;選擇D的同學(xué)要注意名詞之間有 “— “ 后的組合詞當(dāng)作形容詞來用, 因此就不用所有格形式了.)

7.________ trees are cut down in the forests every year.A.ThousandB.ThousandsC.Thousand ofD.Thousands of

答案: D.(選擇C的同學(xué)注意詞組記憶的準確性)

8.Our sports meeting will be held ________.A.on 24, Tuesday, April B.in April 24, TuesdayC.on Tuesday, April 24D.in April Tuesday 24

答案: C.(選B的同學(xué)是受到中文的影響,要特別注意中英文的差異)

9_________ people here are very friendly to us.A.The B./ C.A D.An

答案: A.(選擇B的同學(xué)要注意這里的people是特指這里的, 因此要用定冠詞the)

10..There is no enough ________ in the corner to put the table.A.placeB.roomC.floorD.ground

答案：B(根據(jù)句意知道，這里表示沒有地方放桌子。選A的同學(xué)要注意place表示地點，是可數(shù)名詞)二）代詞

1、重點知識講解。

代詞易錯知識點：賓格；形容詞性及名詞性；不定代詞，反身代詞，相互代詞，指示代詞，疑問代詞等。

2、黑板板書練習(xí)。

3、代詞背誦。根據(jù)老師要求，背誦規(guī)定的代詞及其變化形式。

考試試題范例

11.Some people like to stay at home, but ________ like to go to the cinema.A.anotherB.otherC.othersD.other one

答案: C.(選擇B的同學(xué)要牢記: some?., others?.)12.--Is this your shoe?

--Yes, but where is _________?

A.the other oneB.other oneC.another oneD.the others

答案: A.(選擇C的同學(xué)要注意鞋是兩只, another指的是三者或者三者以)

13.– When shall we meet again next week?

--_______ day is possible.It’s no problem with me.A.EitherB.NeitherC.EveryD.Any

答案: D.(選擇C的同學(xué)要注意every指的是每一天都見面, any指的是任何一天都可以.注意中文的干擾)

14.Have you ever seen ________ big panda before?

A.a suchB.such aC.so aD.a so

答案: B(選擇A的同學(xué)要注意詞組記憶的準確性)

15.--_______ do you write to your parents?

--Once a month.A.How longB.How soonC.How oftenD.How far

答案: C.(選擇A的同學(xué)要注意中文的干擾.由回答知道這里指的是寫信頻率, 用how often表示.)

16.Robert has gone to _________ city and he’ll be back in a week.A.otherB.the otherC.anotherD.any other

答案：C(選擇其它三項的同學(xué)要注意，這里沒有說只有兩座城市，因此不能用.)

17.– A latest magazine, please.--Only one left.Would you like to have ________?

A.itB.oneC.thisD.that

答案：A(選擇B的同學(xué)要注意這里指的是上一句中提到的那本雜志，不能用表示泛指的不定代詞one)

18.– Which book would you like to borrow?

--________ of the two books is OK with me.A.EitherB.BothC.AnyD.None

答案：A(選擇B的同學(xué)要注意is 表示單數(shù).)

19.He knows _________ English ________ French.But he’s very good at Japanese.A.either;orB.both;andC.neither;norD.either;nor

答案：C(選擇A和B的同學(xué)要注意語境.)

20.– What do your parents do?

--One is a teacher;_________ is a driver.A.otherB.anotherC.the otherD.that one

答案: C(選擇其它三個選項的同學(xué)要注意, one is ?, the other is ?的用法)三）介詞、連詞

1、重點知識講解。

易錯知識點：重點介詞辨析；介詞短語運用；連詞辨析；連詞運用。介詞語境及運用。

2、老師提問，學(xué)生回答，對知識點進行鞏固。

3、課堂練習(xí)

考試試題范例

21.Japan is ________ the east of China.A.inB.toC.onD.at

答案: B(in 表示在范圍里的, on表示緊挨著的;to 表示在范圍以外的)

22.The postman shouted, “ Mr Green, here is a letter ________ you.”

A.to B.fromC.forD.of

答案: C(選擇A的同學(xué)要注意to 表示動作的方向, for表示有從屬關(guān)系或者利益關(guān)系)

23.We can’t do it ________ your help.A.withB.ofC.underD.without

答案: D.(選擇C的同學(xué)要注意中文的干擾, 借助某人的幫助要用with,反之用without)

24.He hasn’t heard from his friend __________ last month.A.sinceB.by the end ofC.forD.until

答案: A(選擇B的同學(xué)要注意B選項為過去完成時的時間;選擇C的同學(xué)要注意, for+時間段;選擇D的同學(xué)要注意不是not?until 句型.until + 句子)

25.I didn’t buy the dictionary yesterday _________ my aunt would give me one.A.untilB.becauseC.ifD.before

答案: B(選擇A的同學(xué)要注意語境)

26.I’m going to look for another job ________ the company offers me more money.A.afterB.unlessC.whenD.for

答案: B(選擇其它三項的同學(xué)要注意語境, 這里是指除非公司給我更多工資,否則我就要找其它工作.)

27.Don’t hurry.The bus won’t start ________ everybody gets on.A.sinceB.asC.untilD.when

答案: C(選擇D的同學(xué)要注意前面是否定.)

28..You’ve passed the exam.I’m happy ______ you.A.onB.atC.inD.for

答案：D(選擇A的同學(xué)要注意記憶詞組的準確性.)

29.--Do you speak English?

--Yes, I speak _________ a little English _______ some French.A.neither, notB.both, orC.either, orD.not only, but also

答案：D(選擇C的同學(xué)要注意語境.)

30.______ the maths problem is difficult, I’ll try very hard to work it out.A.ThoughB.WhenC.BeforeD.After

答案：A(選擇B的同學(xué)要注意語境.不能說當(dāng)題目難的時候，我將努力.而是說盡管題目難，但我將努力解決.)四）動詞

1、重點知識講解。

易錯知識點：動詞過去式，過去分詞；情態(tài)動詞：否定，疑問，回答；非謂語動詞；

2、老師提問，學(xué)生回答，對知識點進行鞏固。

3、課堂訓(xùn)練：改錯。老師給出5-10道動詞用法的范例，找出以下動詞的用法哪里是錯誤的考試試題范例

31.My father went to Shanghai yesterday.He ______ back in two weeks.A.comesB.has comeC.will comeD.came

答案: C(選擇D的同學(xué)要注意in +時間段, 表示在未來的一段時間,應(yīng)用將來時)

32..It’s spring now.The students ________ trees these weeks.A.plantB.are plantingC.will plantD.planted

答案: B(選擇A的同學(xué)要注意 these weeks 并不表示經(jīng)常做某事,而是強調(diào)這幾個星期同學(xué)們一直在種樹.)

33..--__________ you ________ your book to the library?

--Yes.I returned it yesterday.A.Did, returnB.Have, returnedC.Will, returnD.Do, return

答案: B(選擇A的同學(xué)過分注意回答用了一般過去時, 但在上一句中, 并沒有給出過去的時間,強調(diào)你現(xiàn)在是否還書了, 應(yīng)用現(xiàn)在完成時.)

34.– Must I finish it now?

--No, you ________.A.mustn’tB.needn’tC.can’tD.shouldn’t

答案: B(選擇A的同學(xué)要注意mustn’t意思指不允許, needn’t指的是不必要.)

35..Though it’s cloudy now, it _________ get sunny later.A.can B.mayC.mustD.need

答案: B(選C的同學(xué)要注意語境, 這里強調(diào)過些時候也許會晴天, 表示推測性.)

36.It is in the library, you _______ talk loudly.A.may notB.can’tC.needn’tD.mustn’t

答案: D(選擇B的同學(xué)要注意中文的干擾.can’t表示不能夠。)

37..If anyone wants to say something in class, you ________ put up your hands first.A.mustB.mayC.shouldD.can

答案: A(選其他三個選項的同學(xué)要注意語境，anyone暗示出語氣。表明是一個規(guī)定，而不是建議。)

38.– I called you last night but no one answered the phone.--I ________ dinner with my friends in the restaurant.A.haveB.hadC.was havingD.have had

答案：C(選擇B和D的同學(xué)要注意分析語境.這里指我當(dāng)時正在和朋友在飯館吃飯.)

39..If you have lost a library book, you have to _________ it.A.find outB.look afterC.pay forD.take care

答案：C(選擇A的同學(xué)要注意語境)

40..He will call me as soon as he _________ the city.A.reachesB.reachedC.will reachD.is reaching

答案：A(選擇B的同學(xué)要注意主將從先)

五）形容詞、副詞

1、重點知識講解。

易錯知識點：比較級，最高級；形容詞，副詞用法辨析。

2、課堂練習(xí)。老師布置5-10道題，讓學(xué)生鞏固。

考試試題范例

41.The population of the world in 20th century became very much _________ than that in 19th.A.bigger B.larger C.greater D.more

答案: B.(選擇其它三項的同學(xué)要注意population的固定搭配是large)

42.Miss Li is one of _______ in our school.A.a popular teacherB.more popular teacherC.most popular teacherD.the most popular teachers

答案:D.(選擇其它三項的同學(xué)要注意one of + 復(fù)數(shù)的用法.)

43.The magazines are ________ easy that the children can read them well.A.suchB.soC.tooD.very

答案: B(選擇A的同學(xué)要注意easy是形容詞，要用so?that, 而不用such?that)

44.– Would you like ________ more tea?

--Thank you.I’ve had ________.A.any, muchB.some, enoughC.some, muchD.any, enough

答案：C(選擇B的同學(xué)要注意enough是形容詞，不能說had enough)

45.I think basketball is _______.I like to watch it.A.boringB.boredC.excitingD.excited

答案：C(選擇D的同學(xué)要注意basketball本身很令人激動，excited表

示被什么所感染而激動。)

46.The math problem is so hard that ________ students can work it out.A.a fewB.a littleC.manyD.few

答案：D(選擇A、C的同學(xué)要注意語境，這里指沒有什么學(xué)生能做出來。)

47.– What’s the weather like tomorrow?

--The radio says it is going to be even ______.A.badB.worstC.badlyD.worse

答案：D(選擇A的同學(xué)要注意，even＋比較級)

48.Though she talks ______, she has made ________ friends here.A.a little, a fewB.little, fewC.little, a fewD.few, a few

答案：C(選擇A的同學(xué)要注意語境，這里指雖然她不怎么說話，但她有一些朋友.)

49.He never does his work _______ Mary.A.as careful asB.so careful asC.as carefully asD.carefully as

答案：C(選擇A和B的同學(xué)要注意work 是行為動詞，要用副詞來修飾.)

50.This dinner looks _______ to me, and I like it.A.terribleB.goodC.badlyD.nicely

答案：B(選擇D的同學(xué)要注意look在這里是系動詞，后面要加形容詞。)六）句法

1、重點知識講解。

易錯知識點：從句類型運用及時態(tài)；從句語序。注意中文干擾。

2、板書演練。

3、教師分析。

考試試題范例

51..If it ________ tomorrow we’ll go to the park.A.will not rainB.doesn’t rainC.is not rainingD.didn’t rain

答案: B(選擇A的同學(xué)要注意if引導(dǎo)的條件狀語從句主句用將來時, 從句用一般現(xiàn)在時.)52.The radio says the snow ______ late in the day.A.stopsB.will stopC.has stoppedD.stopped

答案: B.(選擇A的同學(xué)要注意語境, late in the day表示 “晚些時候”, 要用將來時)

53.The nurse told the children the sun ______ in the east.A.risesB.roseC.will riseD.has risen

答案: A(選擇B的同學(xué)要注意, 雖然主句中用了told, 但太陽從東方升起是真理性事實, 應(yīng)用一般現(xiàn)在時表示.)

54.– Are you sure you have to? It’s been very late.--I don’t know ______ I can do it if not now.A.whereB.whyC.whenD.how

答案: C(選擇D的同學(xué)要注意語境, 根據(jù)語境知道這里強調(diào)的是必須先在做,否則就沒有時間了)

55.-Could you tell me _______ she is looking for?

--Her cousin, Susan.A.thatB.whoseC.whomD.which

答案: C(選擇其它三項的同學(xué)要注意語境,這里是指找Susan這個人)56.– When are the Shutes leaving for New York?

--Pardon?

--I asked ___________.A.when are the Shutes leaving for New York

B.when the Shutes are leaving for New York

C.when were the Shutes leaving for New York

D.when the Shutes were leaving for New York

答案: D(選擇B的同學(xué)注意到了賓語從句的語序,但同時要注意時態(tài)要用相應(yīng)的過去時.)

57.Would you please tell me ________ next, Mr Wang?

A.what should we doB.we should do whatC.what we should doD.should do what

答案: C(選擇A的同學(xué)要注意賓語從句的語序為陳述語序.)58.Mr.King didn’t know _______ yesterday evening.A.when does his son come backB.when his son comes back

C.when did his son come homeD.when his son came home

答案: D(選擇C的同學(xué)要注意考慮賓語從句的陳述語序)59.Alice has gone to the classroom and she didn’t say ________.A.when did she come backC.when would she be back

C.when she came backD.when she would be back

答案：D(選擇C的同學(xué)要注意語境，這里要用過去將來時.)60..– I’m sorry I broke your coffee cup.--Oh, really? _________.A.It doesn’t matterB.I don’t knowC.it’s OK with meD.You’re welcome

答案：A(選擇C和D的同學(xué)要注意中文的干擾.D是用來回答別人的致謝的.)

七）交際口語

1、重點知識講解。

易錯知識點：受漢語思維影響，不注意語境。

2、師生口語對話。考試試題范例

61.—Don’t make any noise in the living room!My baby is sleeping.—_______.A.Sorry, I won’t B.It doesn’t matter C.Excuse me, I’m wrong

D.Certainly, I won’t 【解析】此題容易誤選 C 或 D。一方面可能由于不知道 Excuse me.與

Sorry.的區(qū)別，而誤選為C；另一方面可能由于不理解這一語境而誤選為D。這里聽話者是做錯了事情，做錯的事情首先應(yīng)該說 Sorry 表示歉意，然后現(xiàn)表示不會再那樣做了。正確答案為A。

62.—I haven’t seen Jack for three days, is he ill? —_______.His mother told me that he was in hospital.A.I am afraid so

B.I hope not C.I don’t expect D.I am afraid not 【解析】此題容易誤選B或D。一般來說我們不希望別人生病，如果不注意語境的話，就很可能誤選為B或D。由下文His mother told me that he was in hospital.可知Jack可能生病了。I am afraid so.意為“恐怕是這樣的”，常用來表示一種不太肯定的語氣。正確答案為A 63.—Excuse me.May I use your computer? —_______.It’s broken.A.Sure B.Yes, here you are C.With pleasure D.I’m afraid not 【解析】此題易犯草率答題的錯誤而誤選A或B。對于別人的請求大多數(shù)要用肯定回答，如果沒有下文的It’s broken.選擇A或B那肯定是正確的。由下文的It’s broken.可知，這里應(yīng)該拒絕對方的請求，故正確答案為D。這里I’m afraid not.意為“恐怕不行”。

64.—Can I get you something to drink, Mr Smith? —_______.I am thirsty.A.Here you are B.No, thank you C.You’re welcome D.Yes, please 【解析】此題容易誤選B。因為當(dāng)對方問自己是否需要某物時可以說Yes, please.表示接受，也可以說No, thank you.表示拒絕。如果不注意看下文的I’m thirsty.就很可能誤選為B。正確答案為D。

65.—Your sweater is very beautiful, Joan!—_______.A.thank you all the same B.Not at all

C.Just so-so D.thank you 【解析】此題容易誤選B或C。在漢語中受到別人的表揚或贊美時往往感到不好意思，要謙虛一番，受漢語思維的影響就很容易選擇B或C。在英語中受到表揚或贊美時往往要欣然接受，向?qū)Ψ奖硎局x意。如果草率做題此題也很可能會誤選為A。正確答案為D。

66.—What do you do? —_______.A.I am thirteen B.I work hard C.I’m fine D.I’m a student 【解析】此題容易誤選B。What do you do? 所問的不是經(jīng)?！白鍪裁础?，而是在詢問對方的“職業(yè)”，它相當(dāng)于What’s your job? 因此正確答案為D。

注意：以下句型的意思：What is he?(用來詢問職業(yè))他是干什么的？What does he do?(= What’s his job?)(用來詢問職業(yè))What is he like?(用來詢問長相或人品)他長得怎么樣？/他是怎樣一個人？ How is he?(用來詢問身體狀況)他身體怎么樣？How old is he?(用來詢問年齡)他多大了？

67.—Andy isn’t going out this evening, is she? —_______.She has to stay at home to look after her sick mother.A.Yes, she is

B.No, she isn’t C.Yes, she isn’t D.No, she is 【解析】此題容易誤選C。答語應(yīng)譯作“是，她不出去”才對，因此受到漢語思維的影響此題就很可能選C，但是這不符合英語的習(xí)慣。其實，否定的疑問句回答與肯定的疑問句的回答方式是一樣的，答案肯定的就用“Yes, + 肯定的省略句”；答案是否定的就用“No, +否定的省略句”。只不過否定疑問句的答語中Yes要譯作“不”，No要譯作“是的”，這一點與漢語有點錯位。例如：你是一名學(xué)生，假如有人這樣問你：Are you a student? / Aren’t you a student? / You are a student, aren’t you? / You aren’t a student, are you? 那么你的回答都應(yīng)該是“Yes, I am.”。只不過應(yīng)注意在回答第2和第4個問句時Yes要譯作“不”。

68.—Hello.May I speak to Mr.Wang? —Who’s calling, please.—_______.A.I’m Mr.Wang B.Mr.Wang is here C.This is Mr.Wang speaking

D.Mr.Wang is calling 【解析】此題容易誤選A或B或D。這是受的漢語思維的影響，因為漢語中在電話時常常說“我是某人”時，但是英語中不說“I am? / ? is here.”而習(xí)慣上說“This is ?(speaking)./ Speaking.”正確答案為C。

69.—I fell and hurt my leg just not.—_______.A.Be careful B.It doesn’t matter C.I’m sorry to hear that D.Nothing serious 【解析】此題容易誤選A或B或D。這里也很容易受到漢語思維的影響，因為平時對方告訴我們說他或她摔倒了，我們總會對他或她進行安慰說一些“小心點”，“沒關(guān)系”等等之類的話。而在英語中聽到對方訴說一些不幸的事情時往往要說“I’m sorry to hear that./ Bad luck!”之類的話表示同情或安慰，這一點與漢語的習(xí)慣不一樣。正確答案為C。

70.—_______.—thank you very much.I will.A.congratulation!B.Best wishes to you C.Please say hello to your family.D.What a good wish to your family!【解析】此題容易誤選A或B。因為A和B兩項都可以用thank you very much.來回答，如果不注意后面的I will.，那么選擇A或B的可能性是非常大的。正確答案為C。Please say hello to your family.意為“請代我向你的家人問好”。

八）閱讀理解

1、重點知識講解。

易錯知識點：審題不清晰。受生詞影響；不聯(lián)系語境；誤解文中意思。典型例題分析

（一）根據(jù)內(nèi)容，從短文后每題的四個選項中選擇最佳的一項。

Mr Brown first went to look at the undergroundfire.In fact, there are 260 coal（煤）fires in the world.They are harmful（有害）and dangerous.Then how to put them out?

Scientists have tried to set（放置）fire to underground coal to speed up（加速）the fires.In this way, the burning（燃燒）of underground coal would be soon finished.（被燒完）。

71.Mr Brown first saw the undergroundFire.B.A Way to Put Out the Coal Fires.C.The Burning Earth.D.Coal and Coal Fires.答案分析]

1.在文章的第一段的第一句里可以找到依據(jù)。at the age of seven 等于when he was seven，故正確答案為 A。

2．這一題可以在第一段里直接找到答案，屬于直接回答題。正確答案為 B。3．這一題可以在第二段里直接找到答案，屬于直接回答題。正確答案為 C。4．在文章的最后一段提到了撲滅火的最好方法，那就是使火加速燃燒。正確答案為 B。

5．完成這道題需作一定的歸納，因為文章中沒有給出直接的回答。文章從Mr Brown兩次看火，然后說出地下火的危害，最后提出如何滅火的方法。文章的前兩段是給為什么要滅火和如何滅火鋪墊，如何滅火才是文章的中心。故正確答案為 B。

九）寫作

1、重點知識講解。

易錯知識點：審題不清晰；段落不完整，清晰；語法錯誤；單詞不會寫；錯詞、漏詞。

2、思考：寫作題目分析。

3、示范分析。

三、課堂測試：（20分）

()1.________ it is today!A.What fine weather B.What a fine weather C.How a fine weather D.How fine a weather 解析：選A.此題容易誤選B.weather是不可數(shù)名詞，前面不能有不定冠詞。英語中經(jīng)?？疾榈牟豢蓴?shù)名詞有work, news, adivice, information等。()2.Which is the way to the __________? A.shoe factory B.shoes factory C.shoe’s factory D.shoes’ factory 解析： 選A.此題極易誤選B, C, D.英語中名詞單數(shù)可以修飾名詞，如： an apple tree →two apple trees.但注意 a man teacher→two men teachers.()3.This class ________ now.Miss Gao teaches them.A.are studying B.is studying C.be studying D.studying 解析： 選A.此題容易誤選B.class, family, team等單詞如果表示整體謂語就用單數(shù)，表示個體就用復(fù)數(shù)，從語境及其后面的代詞them可以看出，class表示個體，故選擇A.()4.We can have _____ blue sky if we create _____ less polluted world.(蘇州2010)A.a;a B.a;the C.the;a D.the;the 解析：選擇B.此題容易誤選A.其實不是對前面的句中進行反問，而是對he likes running進行反問。

()5.—Why not take ____ umbrella with the sign “ Made in China”? It is _____ useful umbrella? —What _______ good advice it is!A.an;an;a B.an;a;C.a;an;a D.;an;a 解析： 選B.大多數(shù)學(xué)生容易做錯此題。記住an用在元音音素前而不是元音字母前，記住了這一點就知道了an umbrella 和a useful umbrella.在最后一句中advice是不可數(shù)名詞，前面不能接不定冠詞。故選擇B()6.– When shall we meet again next week?--_______ day is possible.It’s no problem with me.A.Either B.Neither C.Every D.Any 解析： 此題非常難，選D.下周任何一天都可以再次見面。Any在肯定句中意思是“任何的”。下周有七天容易排除A, B.如果把next week 改為next Monday or Tuesday, 則必須選擇A.()7.Robert has gone to _________ city and he’ll be back in a week.A.other B.the other C.another D.any other 解析：選C.三個以上另外一個用another, other一般情況下修飾名詞復(fù)數(shù)，the other表示兩個中的另外一個，any other任何別的。句意：羅伯特去了另一個城市，一周后回來。

()8.– A latest magazine, please.-Only one left.Would you like to have ________? A.it

B.one

C.this D.that 解析：選A.此題容易誤選B.根據(jù)句意：— 買一份最新報紙，—只剩下一份了，你要買這份嗎？據(jù)此我們知道指的就是手里的那份報紙，并不是同一類事物。()9.Mrs.Lee teaches ________ math.We all like her.A.we B.us C.our D.ours 解析： 選B.考查學(xué)生對teach sb sth.的掌握情況。此題容易誤選C.誤選C的學(xué)生是看見后面有名詞math, 思維定勢名詞前面必須用形容詞性物主代詞。()10.________ is the population of the city? A.How many B.What C.How many people DHow much 解析：B.此題容易誤選A, C.人口多少用What.相當(dāng)于How many people are there in the city?()11.About ______ the fans are waiting here.They want to see the great singer.(2009年河南模擬)A.two thousand of B.two thousand C.thousand of D.two thousands of 解析：此題極容易選錯，誤認為是B.但two thousand后面直接接名詞復(fù)數(shù)，不能有冠詞the, 句意是：歌迷中大約有2000人在那里等，想看看這位偉大的歌星。()12.The postman shouted, “ Mr Green, here is a letter ________ you.”

A.to B.from C.for D.of 解析： 選C.介詞的考查。句意：Mr Green, 這是你的信。學(xué)生容易誤選A.()13.He hasn’t heard from his friend __________ last month.A.since B.by the end of C.for D.until 解析： A.此題學(xué)生容易受思維定勢not? until?的影響誤選D。since用于現(xiàn)在完成時，如果此題是一般過去時就選擇D.()14..---Jimmy lost his key yesterday.---________? It’s his third time in just one month.A.Has he B.Did he C.Was he D.Does he 解析：B.根據(jù)上一句一般過去時可以判斷。

()15.They each ___ a book.Each of them ___ from China.A.has;are B.have;is C.are having;are D.is having;is

解析：選B.此題考查主謂一致。此題應(yīng)該用一般現(xiàn)在時，排除C, D.each作同位語謂語動詞與主語保持一致，each做主語謂語動詞用單數(shù)。()16.It is in the library, you _______ talk loudly.A.may not B.can’t C.needn’t D.mustn’t

解析：選D。mustn’t表示禁止，不準。根據(jù)句意：在圖書館，禁止大聲說話。

()17.– What’s the weather like tomorrow?--The radio says it is going to be even ______.A.bad

B.worst

C.badly D.worse 解析： 選D.even修飾比較級。而且根據(jù)語境應(yīng)該是明天的天氣比今天更加糟糕。

()18.Lucy did no better than Lily, because both of them didn’t pass the exam.A.as better as B.as well as C.as badly as D.as bad as 解析：選擇C。no better than意為“和??一樣不好”()19.He goes to work by bike once in a while.A.often B.never C.sometimes D.ever 解析：選擇C。once in a while意為“有時，偶爾”。

()20.She wasn’t afraid to tell him the truth, though he might get angry.A.didn’t dare B.dared C.agreed D.disagreed 解析：選B.。wasn’t afraid to do sth不怕做某事

四、課后任務(wù)布置：

布置30-50道作業(yè)。

第二篇：校本課程j教案1

海拉爾第二中學(xué)校本課程——團體心理輔導(dǎo)課程（團體心理活動）第一周 與你同行（初始階段，時間:90分鐘）

一、團體目標：

1.團體成員相互認識

2.建立初層次的團體互動關(guān)系 3.通過討論建立團體契約

二、活動內(nèi)容（流程）：

1、團體領(lǐng)導(dǎo)者（教師）歡迎大家參與團體輔導(dǎo)課程并簡要自我介紹（5’）

2、暖身活動——“教學(xué)3+1”（5’）活動目的：

通過該活動暖身，就像體育運動之前的準備活動，舒展筋骨、提高機體的興奮性 活動程序：

(1)全體成員圍成一個圓圈，相互分散開

(2)教師宣布活動規(guī)則，教師拍手一下，請同學(xué)們捶打自己的膝蓋；教師拍手兩下，請同學(xué)們?nèi)嗳嘧约旱募绨?；教師拍手三下，請同學(xué)們扭扭自己的腰和背部

3、串串速遞（20’）活動目的：

(1)通過自我介紹的方式讓大家快速相識

(2)通過采用短時強制記憶以及快速復(fù)制成員個人信息的方式促使成員之間的進一步相互認識，增進彼此熟悉了解，同時鍛煉傾聽與短時記憶的能力

活動程序：

(1)全體成員分兩組各圍成一個圓圈,相互認識的同學(xué)盡量不挨在一起，男女生間隔相站

(2)教師介紹活動的細則

(3)由任意一名成員開始介紹自己，并說出自己的一個最大的與眾不同的特點(4)大家齊聲說：“很高興認識你，歡迎你的加入！”然后請其它成員依次自我介紹，要求介紹自己之前要說出之前所有介紹過自己的成員的信息，大家同樣要給以熱烈反饋（5）順時針逆時針各進行一次

分享：

所有的成員都介紹完自己后，教師引導(dǎo)全體成員進行思考和討論：

（1）在剛才的游戲中，你說對了所有人的名字嗎?你一共記住了幾個人的名字?

（2）你采用了哪些方法來記住別人的名字?（或者你為什么沒能記住別人的名字?）

（3）當(dāng)別人準確地說出你的名字時，你內(nèi)心的感受如何?當(dāng)別人叫不出你名字時，你的感受又如何?

教師小結(jié)：

（1）準確地記住他人的名字是與陌生人交往的第一個技巧，因為它表達了你對他人的關(guān)心和重視

（2）記住他人名字的方法：提問法、重復(fù)法、聯(lián)想法等

4、人際同心圓（10’）活動目的：

讓同學(xué)們進一步相互認識和熟悉 活動程序：

（1）所有的學(xué)生圍成兩個同心圓，面對面站立

（2）音樂響起，同心圓逆向旋轉(zhuǎn)，音樂聲停止，旋轉(zhuǎn)停止（3）面對面的兩位同學(xué)相互認識，交流 分享：

（1）為大家介紹你的新朋友（2）說說你認識了新朋友的感受 教師小結(jié)：

（1）串串速遞活動讓我們記住了大部分同學(xué)的名字，這是一個非常良好的開端（2）人際同心圓讓大家深入地了解了彼此，是我們相識相知的前提，希望大家從今后彼此坦誠相待，互相幫助，都成為彼此的好朋友

5.“你我的約定”——團體契約（40’）（類似班規(guī)，30人組成了一個臨時班級，每周六相聚）

活動目的：團體所有成員分組共同討論并制定團體名稱，口號，團體契約（類似班規(guī)）。通過集體討論的方式來制定團體名稱，口號，團體契約，主要是為了引導(dǎo)團體成員積極參與到團體的建設(shè)中來，以自己制定的契約為依據(jù)積極參與、積極體驗達到團體目標?；顒映绦颍?/p>

(1)由領(lǐng)導(dǎo)者介紹團體契約的涵義及其必要性和重要性，提供一些團體契約方向的參考。

(2)引導(dǎo)大家從時間、團體秘密、紀律和規(guī)則等方面考慮來制定一份團體契約，讓大家暢所欲言。

(3)討論后集體敲定團體契約，內(nèi)容要精練準確。每個團體成員在《團體契約書》上簽名：以示自己愿意遵守這些團體規(guī)范。6.分享總結(jié)本次活動感受（10’）活動目的：請每位團體成員談?wù)剬Φ谝粓F體活動的認識和感受，以便為成員以后積極參與團體做預(yù)備。團體活動周記，要求每位同學(xué)每周記一篇周記，記錄自己每周參與團體活動的感悟與成長。教學(xué)后記：

第一次團體活動如期開展了，學(xué)生們帶著好奇來到了心理體驗室，很多學(xué)生第一次來到體驗室，當(dāng)他們看到室內(nèi)的布置時候紛紛表示感覺這里像是舞蹈室和幼兒園，因為室內(nèi)沒有像班級一樣配置桌椅而且地上鋪著塑料泡沫的拼塊兒。這就是學(xué)生們對心理體驗與活動室的直觀感受，他們帶著好奇與興奮來參與我們的課程，因為不了解所以好奇，因為好奇所以新鮮。還有的同學(xué)一進門就問我，老師咱們這課干什么??？是不是做游戲?。棵鎸ν瑢W(xué)們的問題和疑惑我很理解，但我還是要告訴他們心理團體輔導(dǎo)與游戲課的區(qū)別，這也正是我剛開始上課時在介紹課程性質(zhì)時對同學(xué)們解釋的內(nèi)容——我們的團體心理輔導(dǎo)課，是以團體活動的形式為載體，以學(xué)生們的積極參與和感悟為成長的線索，借助游戲、紙筆測驗、團體分享等課堂活動內(nèi)容來促進自我發(fā)現(xiàn)與成長，可以說我們更注重過程中的體驗和每個個體在過程中的收獲。本節(jié)課以同學(xué)們相互認識熟悉和建立初步團體規(guī)范為主要內(nèi)容，在老師的鼓勵下同學(xué)們相互自我介紹，并分組認真討論團體的規(guī)范與契約，各組組長將同學(xué)們討論確定后的團體契約寫在了各組的紙上，兩組相互分享。教學(xué)反思：

第一周的團體心理輔導(dǎo)課，同學(xué)們比較好奇，同時大家?guī)е煌钠诖湍康膩韰⑴c我們的團體課程。由于大家都是來自不同的班級，尚不熟悉，所以大部分同學(xué)還不太能放開自己，表現(xiàn)在活動過程中經(jīng)常出現(xiàn)認識的同學(xué)、男生和男生、女生和女生湊在一起的情況，面對這樣的情況，我積極鼓勵大家和不熟悉的同學(xué)多交流，并且打破男女生界限，分組時候盡量讓男女生相互挨著，這樣一方面促進大家盡快熟悉，另一方面也使男女同學(xué)之間的交往正常和自然。這節(jié)課同學(xué)們都能去認真認識其它新同學(xué)，能通過活動感受到人際交往中最初的相識的可貴性和彼此接納的快樂，這是非常好的。但通過本節(jié)課也反映出一個小問題，就是團體氛圍的建立過程還是需要進一步鞏固的，同學(xué)們在第一次課上并不能完全放開自己，我能感受到有些同學(xué)有些顧慮，表現(xiàn)在參與的積極性和討論分享的熱情上還有所保留，同時有幾個男同學(xué)似乎對于課程的內(nèi)容安排有些質(zhì)疑和阻抗，表現(xiàn)在他們不愿意去認真參與與分享，只是在教師的眼光下敷衍行事，針對這樣的情況還需要通過進一步地團體氛圍建設(shè)來調(diào)節(jié)和改善。

第三篇：《茶葉生產(chǎn)技術(shù)》課程輔導(dǎo)一

《茶葉生產(chǎn)技術(shù)》課程輔導(dǎo)一

一、茶葉生產(chǎn)四大產(chǎn)區(qū)

茶樹已成為我國的重要經(jīng)濟作物，尤其在長江以南山區(qū)更是如此，在農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、促進農(nóng)業(yè)增效、農(nóng)民增收方面占有舉足輕重的地位。我國產(chǎn)茶遍及20個省（市、自治區(qū)），可分江北、江南、西南、華南四個茶區(qū)。

華南茶區(qū)位于大樟溪、雁石溪、梅江、連江、潯江、紅水河、南盤江、無量山、保山、盈江以南，包括臺灣省、海南省、廣東和福建的中南部、云南和廣西的南部。宜加工紅茶、普洱茶、大葉青和烏龍茶等

西南茶區(qū)位于米倉山、大巴山以南，紅水河、南盤江、盈江以北，神農(nóng)架、巫山、方斗山、武陵山以西，大渡河以東的地區(qū)，包括貴州省、四川省、重慶市、云南的中北部和西藏的東南部。可生產(chǎn)紅茶、綠茶、普洱茶、邊銷茶和花茶。

江南茶區(qū)位于長江以南，大樟溪、雁石溪、梅江、連江以北，包括湖南省、浙江省、江西省、廣東和廣西的北部、福建的中北部、湖北、安徽和江蘇的南部。宜制綠茶、烏龍茶、花茶和名特茶

江北茶區(qū)南起長江，北至秦嶺、淮河，西起大巴山，東至山東半島，包括甘肅、陜西和河南的南部、湖北、安徽和江蘇的北部、山東的東南部。所制綠茶，香高味濃、品質(zhì)較優(yōu)。

二、茶葉分類

依據(jù)制法和品質(zhì)特點中國的茶葉可分為綠茶、紅茶、黃茶、白茶、黑茶和青茶（烏龍茶）等六個類別。這種分類較科學(xué)的是依據(jù)制造方法和品質(zhì)上的差異來劃分的，特別是根據(jù)各種茶制近中茶多酚的氧化聚合程度由淺入深而將各種茶葉歸納為六大類，即是綠茶、黃茶、白茶、青茶、黑茶和紅茶。綠茶茶多酚氧化最輕，紅茶氧化最重。這六大茶類被稱為基本茶類。

三、茶樹新梢的生育進程

茶樹新梢的生育進程是：芽體膨大，鱗片展開，魚葉展開，真葉展開，駐芽形成。如不加采摘，任其自然生長，駐芽一般經(jīng)短期休止，繼續(xù)生長。我國大部分茶區(qū)，每年可重復(fù)生長3～4次。如經(jīng)采摘，則在留下的小樁上，頂端2～3個腋芽又能各自萌發(fā)成下一輪新梢，再供采摘。所以，在合理采摘條件下，茶樹出現(xiàn)明顯“輪性”生長。輪次多少，隨地域條件、品種特性、肥水管理和采留標準而不同，一般熱帶8～10輪，亞熱帶5～7輪，暖溫帶3～4輪。

四、茶樹根系及其生長高峰

茶樹根系由主根、側(cè)根和須根構(gòu)成。由種子的胚根垂直向下生長的根，稱為主根，可深入土層2～3米，甚至更深，但一般為1米左右，所以植茶土壤一定要保持深厚（70～80厘米以上）。在主根上著生的統(tǒng)稱為側(cè)根。由主根上直接發(fā)生的側(cè)根，稱一級根，著生在一級根上的是各級分枝的側(cè)根。側(cè)根分布面很廣，深達60～80厘米。在條栽茶園中滿布行間，交叉伸展。主根和側(cè)根上著生的細小根，統(tǒng)稱須根，大都分布在土壤的耕作層，深在5～45厘米之間，具有極強的吸收能力和明顯的趨肥性。

根系活動一年內(nèi)有三次生長高峰。第一次生長高峰，當(dāng)春季土溫達到10℃以上時，根即迅速生長，一般三、四月是根系生長高峰，這次發(fā)根主要靠上年貯藏的養(yǎng)分，以后隨著新梢萌發(fā)生長，根的生長轉(zhuǎn)入緩慢。第二次生長高峰，從春梢停止生長開始，葉子制造的營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)入根系，因此六、七月又促進了根系的生長。隨著夏梢展開，花芽大量分化，地上部枝葉消耗的養(yǎng)分增多，根的生長又轉(zhuǎn)入緩慢。第三次生長高峰，于九至十一月間，茶季將近結(jié)束，葉子制造養(yǎng)分逐漸下運積累，根系獲得的養(yǎng)分相對增加，所以此時根系生長最旺，為一年中的最高峰。

第四篇：初中英語輔導(dǎo)經(jīng)驗總結(jié)

輔導(dǎo)中小學(xué)生英語經(jīng)驗總結(jié)之英語學(xué)習(xí)方法 一:寫英語日記.這個方法可從初一就開始練習(xí),描述你日常生活中的小事,不要求像寫考試作文那樣句句完美,能用簡單的句子描寫出所見所聞最好.此方法一拓寬詞匯領(lǐng)域,二提高寫作能力.二:每天記八到十個單詞.記單詞要有方法,看到一種顏色要把所有顏色都復(fù)習(xí)一遍,這叫聯(lián)想記憶;看到different,要想到same,這叫反義詞記憶法;此外還有同義詞記憶,相關(guān)事物記憶...方法用到好處,記單詞效果才能更好!

三:簡單口語練習(xí),我的課堂上不允許學(xué)生隨便說漢語,不會用英語表達的東西要主動問我...看到日常生活中那些常見的東西要能夠用英語說出來.英語是一門語言,人學(xué)習(xí)語言的最佳時段是3到5歲,而口語在學(xué)習(xí)的過程中扮演的是不可忽視的作用.四:看英文電影聽英文歌,這樣你才能學(xué)到地道的英語,在歌曲中體驗另一種語言的魅力.五:多背背美文美句,課本上重要文段要牢牢記住.此方法主要是用來提高寫作能力,同時也能增加口語練習(xí)的內(nèi)容.學(xué)習(xí)語言的方法很多,只要你能找準一種方法,你就能做好.期待我的學(xué)生前途似錦

第五篇：《半導(dǎo)體物理學(xué)》課程輔導(dǎo)教案

《半導(dǎo)體物理學(xué)》課程輔導(dǎo)教案

關(guān)于教案的幾點說明: 教案的基本內(nèi)容:包括課程的課程重點,課程難點,基本概念,基本要求,參考資料,思考題和自測題,教學(xué)進度及學(xué)時分配.教材:采用高等學(xué)校工科電子類(電子信息類)規(guī)劃教材《半導(dǎo)體物理學(xué)》,由劉思科,朱秉升,羅晉生等編寫.本教材多次獲獎,如全國高等學(xué)校優(yōu)秀教材獎,電子類專業(yè)優(yōu)秀教材特等獎,普通高等學(xué)校教材全國特等獎.參考資料(書目)葉良修(北大)《半導(dǎo)體物理學(xué)》 劉文明(吉大)《半導(dǎo)體物理學(xué)》 顧祖毅(清華)《半導(dǎo)體物理學(xué)》

格羅夫(美)A.S.Grove《半導(dǎo)體器件物理與工藝》 王家驊(南開)《半導(dǎo)體器件物理》 施敏(Sze.S.M美)《半導(dǎo)體器件物理》 施敏(Sze.S.M美)《現(xiàn)代半導(dǎo)體器件物理》

目錄

第一章 半導(dǎo)體中的電子狀態(tài)

§1.1 晶體結(jié)構(gòu)預(yù)備知識,半導(dǎo)體晶體結(jié)構(gòu) §1.2 半導(dǎo)體中的電子狀態(tài)

§1.3 電子在周期場中的運動——能帶論

§1.4 半導(dǎo)體中電子(在外力下)的運動,有效質(zhì)量,空穴 §1.5 半導(dǎo)體的導(dǎo)電機構(gòu) §1.6 回旋共振 §1.7 硅和鍺的能帶結(jié)構(gòu) §1.8 化合物半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu) 第二章 半導(dǎo)體中雜質(zhì)和缺陷能級 §2.1 硅,鍺晶體中的雜質(zhì)能級 §2.2 化合物半導(dǎo)體中的雜質(zhì)能級 §2.3 半導(dǎo)體中的缺陷能級(defect levels)第三章 半導(dǎo)體中熱平衡載流子的統(tǒng)計分布 §3.1 載流子的統(tǒng)計分布函數(shù)及能量狀態(tài)密度 §3.2 導(dǎo)帶電子濃度和價帶空穴濃度 §3.3 本征半導(dǎo)體的載流子濃度 §3.4 雜質(zhì)半導(dǎo)體的載流子濃度 §3.5 一般情況下地載流子統(tǒng)計分布 §3.6 簡并半導(dǎo)體 第四章 半導(dǎo)體的導(dǎo)電性 §4.1 載流子的漂移運動,遷移率 §4.2 載流子的散射

§4.3 遷移率與雜質(zhì)濃度和溫度的關(guān)系 §4.4 電阻率及其與雜質(zhì)濃度的關(guān)系 §4.6 強電場效應(yīng),熱載流子 §4.7 耿氏效應(yīng),多能谷散射 第五章 非平衡載流子 §5.1 非平衡載流子的注入 §5.2 非平衡載流子的復(fù)合和壽命 §5.3 準費米能級 §5.4 復(fù)合理論 §5.5 陷阱效應(yīng) §5.6 載流子的擴散運動

§5.7 載流子的漂移運動,愛因斯坦關(guān)系 §5.8 連續(xù)性方程及其應(yīng)用 第六章 p–n結(jié)

§6.1 p–n結(jié)及其能帶圖 §6.2 p–n結(jié)電流電壓特性 §6.3 p–n結(jié)電容 §6.4 p–n結(jié)擊穿 §6.5(*)p–n結(jié)隧道效應(yīng)

第一章 半導(dǎo)體中的電子狀態(tài) §1.1 晶體結(jié)構(gòu)預(yù)備知識 半導(dǎo)體晶體結(jié)構(gòu) ◆本節(jié)內(nèi)容:

14學(xué)時 微14學(xué)時）（光 1.晶體結(jié)構(gòu)的描述(有關(guān)的名詞)格點:空間(一維或多維)點陣中的點(結(jié)點)晶列:通過任意;兩格點所作的(晶列上有一系列格點)晶向:在坐標系中晶列的方向(確定晶向的方法待定)用晶向指數(shù)表示;如[110].晶面:通過格點作的平面.一組平行的晶面是等效的,其中任意兩晶面上的格點排列是相同的,且面間距相等.晶面用晶面指數(shù)(密勒指數(shù))表示,如(111),(100)…… 反映晶體周期性的重復(fù)單元,有兩種選取方法: 在固體物理學(xué)中——選取周期最小的重復(fù)單元,即原胞.在晶體學(xué)中——由對稱性取選最小的重復(fù)單元,即晶胞(單胞)基矢:確定原胞(晶胞)大小的矢量.原胞(晶胞)以基矢為周期排列,因此,基矢的大小又成為晶格常數(shù).晶軸:以(布拉菲)原胞(或晶胞)的基矢為坐標軸——晶軸 格矢:在固體物理學(xué)中,選某一格點為原點O,任一格點A的格矢 =++，,為晶軸上的投影,取整數(shù)，,為晶軸上的單位矢量.在結(jié)晶學(xué)中(用的較多),選某一格點為原點O,任一格點A的格矢 =++，,為對應(yīng)晶軸上的投影,取有理數(shù)，,為晶軸上的單位矢量.晶列指數(shù)及晶向:格矢在相應(yīng)晶軸上投影的稱作晶列指數(shù),并用以表示晶向,即格矢所在的晶列方向.固體物理學(xué)中,表示為[ ],投影為負值時,l的數(shù)字上部冠負號.等效晶向用表示.晶面:通過格點作的平面,用晶面指數(shù)表示.晶面指數(shù):表示晶面的一組數(shù).晶向與晶面的關(guān)系:在正交坐標系中,晶面指數(shù)與晶面指數(shù)相同時,晶向垂直于晶面.2.幾種晶格結(jié)構(gòu) 結(jié)晶學(xué)晶胞: 簡立方:立方體的八個頂角各有一個原子.體心立方:簡立方的中心加進一個原子.面心立方:簡立方的六個面的中心各有一個原子.金剛石結(jié)構(gòu):同種原子構(gòu)成的兩個面心立方沿體對角線相對位移體對角線的套構(gòu)而成.每個晶胞含原子數(shù):8(頂角)+6(面心)+4(體心)=8個 如果只考慮晶格的周期性,可用固體物理學(xué)原胞表示: 簡立方原胞:與晶胞相同,含一個原子.體心立方原胞:為棱長a的簡立方,含一個原子.面心立方原胞:為棱長a的菱立方,由面心立方體對角線的;兩個原子和六個面心原子構(gòu)成,含一個原子.金剛石結(jié)構(gòu)原胞:為棱長a的菱立方,由體對角線的兩個原子和六個面心原子構(gòu)成棱立方,其內(nèi)包含一個距頂角體對角線的原子,因此,原胞共含有2個原子.3.半導(dǎo)體硅,鍺的晶體結(jié)構(gòu)(金剛石型結(jié)構(gòu))4.閃鋅礦型結(jié)構(gòu)

◆課程重點:半導(dǎo)體硅,鍺的晶體結(jié)構(gòu)(金剛石型結(jié)構(gòu))及其特點;半導(dǎo)體的閃鋅礦型結(jié)構(gòu)及其特點.◆課程難點: 1.描述晶體的周期性可用原胞和晶胞,要把原胞和晶胞區(qū)分開.在固體物理學(xué)中,只強調(diào)晶格的周期性,其最小重復(fù)單元為原胞,例如金剛石型結(jié)構(gòu)的原胞為棱長a的菱立方,含有兩個原子;在結(jié)晶學(xué)中除強調(diào)晶格的周期性外,還要強調(diào)原子分布的對稱性,例如同為金剛石型結(jié)構(gòu),其晶胞為棱長為a的正立方體,含有8個原子.2.閃鋅礦型結(jié)構(gòu)的Ⅲ-Ⅴ族化合物和金剛石型結(jié)構(gòu)一樣,都是由兩個面心立方晶格套構(gòu)而成,稱這種晶格為雙原子復(fù)式格子.如果選取只反映晶格周期性的原胞時,則每個原胞中只包含兩個原子,一個是Ⅲ族原子,另一個是Ⅴ族原子.◆基本概念:原胞和晶胞都是用來描述晶體中晶格周期性的最小重復(fù)單元,但二者有所不同.在固體物理學(xué)中,原胞只強調(diào)晶格的周期性;而在結(jié)晶學(xué)中,晶胞還要強調(diào)晶格中原子分布的的對稱性.◆基本要求:記住晶向與晶面的關(guān)系;熟悉金剛石型結(jié)構(gòu)與閃鋅礦型結(jié)構(gòu)晶胞原子的空間立體分布及硅,鍺,砷化鎵晶體結(jié)構(gòu)特點,晶格常數(shù),原子密度數(shù)量級(個原子/立方厘米).§1.2半導(dǎo)體中的電子狀態(tài) ◆本節(jié)內(nèi)容: 1 原子中的電子狀態(tài) 1.1玻耳的氫原子理論 1.2玻耳氫原子理論的意義

1.3氫原子能級公式及玻耳氫原子軌道半徑 1.4索末菲對玻耳理論的發(fā)展 1.5量子力學(xué)對半經(jīng)典理論的修正 1.6原子能級的簡并度 2 晶體中的電子狀態(tài) 2.1電子共有化運動

2.2電子共有化運動使能級分裂為能帶 3 半導(dǎo)體硅,鍺晶體的能帶 3.1硅,鍺原子的電子結(jié)構(gòu) 3.2硅,鍺晶體能帶的形成 3.3半導(dǎo)體(硅,鍺)的能帶特點 ◆課程重點: 1.氫原子能級公式 =-,氫原子第一玻耳軌道半徑 =,這兩個公式還可用于類氫原子(今后用到)量子力學(xué)認為微觀粒子(如電子)的運動須用波函數(shù)來描述,經(jīng)典意義上的軌道實質(zhì)上是電子出現(xiàn)幾率最大的地方.電子的狀態(tài)可用四個量子數(shù)表示.晶體形成能帶的原因是由于電子共有化運動 半導(dǎo)體(硅,鍺)能帶的特點: 存在軌道雜化,失去能級與能帶的對應(yīng)關(guān)系.雜化后能帶重新分開為上能帶和下能帶,上能帶稱為導(dǎo)帶,下能帶稱為價帶

低溫下,價帶填滿電子,導(dǎo)帶全空,高溫下價帶中的一部分電子躍遷到導(dǎo)帶,使晶體呈現(xiàn)弱導(dǎo)電性.導(dǎo)帶與價帶間的能隙(Energy gap)稱為禁帶(forbidden band).禁帶寬度取決于晶體種類,晶體結(jié)構(gòu)及溫度.當(dāng)原子數(shù)很大時,導(dǎo)帶,價帶內(nèi)能級密度很大,可以認為能級準連續(xù)

◆課程難點:原子能級的簡并度為(2l+1),若記入自旋,簡并度為2(2l+1);注意一點,原子是不能簡并的.◆基本概念:電子共有化運動:原子組成晶體后,由于原子殼層的交疊,電子不再局限在某一個原子上,可以由一個原子轉(zhuǎn)移到另一個原子上去,因而,電子將可以在整個晶體中運動,這種運動稱為電子的共有化運動.但須注意,因為各原子中相似殼層上的電子才有相同的能量,電子只能在相似殼層中轉(zhuǎn)移.◆基本要求:掌握氫原子能級公式和氫原子軌道半徑公式;掌握能帶形成的原因及電子共有化運動的特點;掌握硅,鍺能帶的特點.§1.3 電子在周期場中的運動——能帶論 ◆本節(jié)內(nèi)容: 1.自由電子的運動 電子在周期場中的運動 能帶理論的應(yīng)用 ◆課程重點: 熟悉晶體中電子的運動與孤立原子的電子和自由電子的運動有何不同:孤立原子中的電子是在該原子的核和其它電子的勢場中運動,自由電子是在恒定為零的勢場中運動,而晶體中的電子是在嚴格周期性重復(fù)排列的原子間運動,單電子近似認為,晶體中的某一個電子是在周期性排列且固定不動的原子核的勢場以及其它大量電子的平均勢場中運動,這個勢場也是周期性變化的,而且它的周期與晶格周期相同.自由電子的運動狀態(tài):對于波矢為k的運動狀態(tài),自由電子的能量E,動量p,速度v均有確定的數(shù)值.因此,波矢k可用以描述自由電子的運動狀態(tài),不同的k值標志自由電子的不同狀態(tài),自由電子的E和k的關(guān)系曲線,呈拋物線形狀.由于波矢k的連續(xù)變化,自由電子的能量是連續(xù)能譜,從零到無限大的所有能量值都是允許的.晶體中的電子運動服從布洛赫定理:晶體中的電子是以調(diào)幅平面波在晶體中傳播.這個波函數(shù)稱為布洛赫波函數(shù).求解薛定諤方程,得到電子在周期場中運動時其能量不連續(xù),形成一系列允帶和禁帶.一個允帶對應(yīng)的K值范圍稱為布里淵區(qū).用能帶理論解釋導(dǎo)帶,半導(dǎo)體,絕緣體的導(dǎo)電性.◆課程難點: 布洛赫波函數(shù)的意義:晶體中的電子在周期性勢場中運動的波函數(shù)與自由電子的波函數(shù)形式相似,代表一個波長為1/k而在k方向上傳播的平面波,不過這個波的振幅(x)隨x作周期性的變化,其變化周期與晶格周期相同.所以常說晶體中的電子是以一個被調(diào)幅的平面波在晶體中傳播.顯然,若令(x)為常數(shù),則在周期性勢場中運動的電子的波函數(shù)就完全變?yōu)樽杂呻娮拥牟ê瘮?shù)了.其次,根據(jù)波函數(shù)的意義,在空間某一點找到電子的幾率與波函數(shù)在該點的強度(即||=)成比例.對于自由電子,||=A,即在空間各點波函數(shù)的強度相等,故在空間各點找到電子的幾率相同,這反映了電子在空間中的自由運動,而對于晶體中的電子,||=|(x)(x)|,但(x)是與晶格同周期的函數(shù),在晶體中波函數(shù)的強度也隨晶格周期性變化,所以在晶體中各點找到該電子的幾率也具周期性變化的性質(zhì).這反映了電子不再完全局限在某一個原子上,而是可以從晶胞中某一點自由地運動到其它晶胞內(nèi)的對應(yīng)點,因而電子可以在整個晶體中運動,這種運動成為電子在晶體內(nèi)的共有化運動.組成晶體的原子的外層電子共有化運動較強,其行為與自由電子相似,常稱為準自由電子.而內(nèi)層電子的共有化運動較弱,其行為與孤立原子中的電子相似.最后,布洛赫波函數(shù)中的波矢k與自由電子波函數(shù)的一樣,它描述晶體中電子的共有化運動狀態(tài),不同的k的標志著不同的共有化運動狀態(tài).金剛石結(jié)構(gòu)的第一布里淵區(qū)是一個十四面體,(見講義圖1-11),要注意圖中特殊點的位置.◆基本概念及名詞術(shù)語: 能帶產(chǎn)生的原因: 定性理論(物理概念):晶體中原子之間的相互作用,使能級分裂形成能帶.定量理論(量子力學(xué)計算):電子在周期場中運動,其能量不連續(xù)形成能帶.能帶(energy band)包括允帶和禁帶.允帶(allowed band):允許電子能量存在的能量范圍.禁帶(forbidden band):不允許電子存在的能量范圍.允帶又分為空帶,滿帶,導(dǎo)帶,價帶.空帶(empty band):不被電子占據(jù)的允帶.滿帶(filled band):允帶中的能量狀態(tài)(能級)均被電子占據(jù).導(dǎo)帶(conduction band):電子未占滿的允帶(有部分電子.)價帶(valence band):被價電子占據(jù)的允帶(低溫下通常被價電子占滿).用能帶理論解釋導(dǎo)體,半導(dǎo)體,絕緣體的導(dǎo)電性: 固體按其導(dǎo)電性分為導(dǎo)體,半導(dǎo)體,絕緣體,其機理可以根據(jù)電子填充能帶的情況來說明.固體能夠?qū)щ?是固體中的電子在外場的作用下定向運動的結(jié)果.由于電場力對電子的加速作用,使電子的運動速度和能量都發(fā)生了變化.換言之,即電子與外電場間發(fā)生能量交換.從能帶論來看,電子的能量變化,就是電子從一個能級躍遷到另一個能級上去.對于滿帶,其中的能級已被電子所占滿,在外電場作用下,滿帶中的電子并不形成電流,對導(dǎo)電沒有貢獻,通常原子中的內(nèi)層電子都是占據(jù)滿帶中的能級,因而內(nèi)層電子對導(dǎo)電沒有貢獻.對于被電子部分占滿的能帶,在外電場作用下,電子可從外電場中吸收能量躍遷到未被電子占據(jù)的的能級去,起導(dǎo)電作用,常稱這種能帶為導(dǎo)帶.金屬中,由于組成金屬的原子中的價電子占據(jù)的能帶是部分占滿的,所以金屬是良好的導(dǎo)電體.半導(dǎo)體和絕緣體的能帶類似,即下面是已被價電子占滿的滿帶(其下面還有為內(nèi)層電子占滿的若干滿帶),亦稱價帶,中間為禁帶,上面是空帶.因此,在外電場作用下并不導(dǎo)電,但是這只是絕對溫度為零時的情況.當(dāng)外界條件發(fā)生變化時,例如溫度升高或有光照時,滿帶中有少量電子可能被激發(fā)到上面的看到中去,使能帶底部附近有了少量電子,因而在外電場作用下,這些電子將參與導(dǎo)電;同時,滿帶中由于少了一些電子,在滿帶頂部附近出現(xiàn)了一些空的量子狀態(tài),滿帶變成了部分占滿的能帶,在外電場作用下,仍留在滿帶中的電子也能夠起導(dǎo)電作用,滿帶電子的這種導(dǎo)電作用等效于把這些空的量子狀態(tài)看作帶正電荷的準粒子的導(dǎo)電作用,常稱這些空的量子狀態(tài)為空穴.所以在半導(dǎo)體中導(dǎo)帶的電子和價帶的空穴參與導(dǎo)電,這是與金屬導(dǎo)體的最大差別.絕緣體的禁帶寬度很大,激發(fā)電子需要很大的能量,在通常溫度下,能激發(fā)到導(dǎo)帶中的電子很少,所以導(dǎo)電性很差.半導(dǎo)體禁帶寬度比較小,數(shù)量級在1eV左右,在通常溫度下已有不少電子被激發(fā)到導(dǎo)帶中去,所以具有一定的導(dǎo)電能力,這是絕緣體和半導(dǎo)體的主要區(qū)別.室溫下,金剛石的禁帶寬度為6～7eV,它是絕緣體;硅為1.12eV,鍺為0.67eV,砷化鎵為1.43eV,所以它們都是半導(dǎo)體.共價鍵理論: 共價鍵理論能夠比較簡單,直觀,較好地解釋晶體的某些性質(zhì).⑴共價鍵理論主要有三點: 晶體的化學(xué)鍵是共價鍵,如 Si,Ge.共價鍵上的電子處于束縛態(tài),不能參與導(dǎo)電.處于束縛態(tài)的價電子從外界得到能量,有可能掙脫束縛成為自由電子,參與導(dǎo)電.⑵共價鍵理論應(yīng)用 解釋半導(dǎo)體摻雜的敏感性

例:摻入替位式五價元素,可提供導(dǎo)電電子;摻入替位式三價元素,可提供導(dǎo)電空穴.解釋半導(dǎo)體的熱敏性,光敏性等.⑶兩者理論的比較(能帶理論與共價鍵理論的對應(yīng)關(guān)系)能帶理論 共價鍵理論 價帶中電子 共價鍵上的電子

導(dǎo)帶中電子 掙脫共價鍵的電子(變?yōu)樽杂呻娮?禁帶寬度 鍵上電子掙脫鍵束縛所需的能量 定量理論 定性理論(4)本征激發(fā): 共價鍵上的電子激發(fā)成為準自由電子,亦即價帶電子吸收能量被激發(fā)到導(dǎo)帶成為導(dǎo)帶電子的過程,稱為本征激發(fā).這一概念今后經(jīng)常用到.§1.4 半導(dǎo)體中電子(在外力下)的運動,有效質(zhì)量,空穴 ◆本節(jié)內(nèi)容: 導(dǎo)帶中E(k)與k的關(guān)系 價帶頂附近電子的運動 有效質(zhì)量的意義 ◆課程重點: 掌握半導(dǎo)體中求E(k)與k的關(guān)系的方法:晶體中電子的運動狀態(tài)要比自由電子復(fù)雜得多,要得到它的E(k)表達式很困難.但在半導(dǎo)體中起作用地是位于導(dǎo)帶底或價帶頂附近的電子.因此,可采用級數(shù)展開的方法研究帶底或帶頂E(k)關(guān)系.電子有效質(zhì)量=/(一維情況),注意,在能帶底是正值,在能帶頂是負值.電子的速度為v=,注意v可以是正值,也可以是負值,這取決于能量對波矢的變化率.引入電子有效質(zhì)量后,半導(dǎo)體中電子所受的外力與加速度的關(guān)系具有牛頓第二定律的形式,即a=f/.可見只是以有效質(zhì)量代換了電子慣性質(zhì)量.空穴的概念:在牛頓第二定律中要求有效質(zhì)量為正值,但價帶頂電子的有效質(zhì)量為負值.這在描述價帶頂電子的加速度遇到困難.為了解決這一問題,引入空穴的概念.價帶中不被電子占據(jù)的空狀態(tài) 價帶頂附近空穴有效質(zhì)量 >0 數(shù)值上與該處的電子有效質(zhì)量相同,即=->0 ,空穴帶電荷+q(共價鍵上少一個電子,破壞局部電中性,顯正電).③空穴的能量坐標與電子的相反,分布服從能量最小原理.有效質(zhì)量的意義:在經(jīng)典牛頓第二定律中a=,式中f是外合力,是慣性質(zhì)量.但半導(dǎo)體中電子在外力作用下,描述電子運動規(guī)律的方程中出現(xiàn)的是有效質(zhì)量,而不是電子的慣性質(zhì)量.這是因為外力f并不是電子受力的總和,半導(dǎo)體中的電子即使在沒有外加電場作用時,它也要受到半導(dǎo)體內(nèi)部原子及其它電子的勢場作用.當(dāng)電子在外力作用下運動時,它一方面受到外電場力f的作用,同時還和半導(dǎo)體內(nèi)部原子,電子相互作用著,電子的加速度應(yīng)該是半導(dǎo)體內(nèi)部勢場和外電場作用的綜合效果.但是,要找出內(nèi)部勢場的具體形式并且求得加速度遇到一定的困難,引進有效質(zhì)量后可使問題變得簡單,直接把外力f和電子的加速度聯(lián)系起來,而內(nèi)部勢場的作用則由有效質(zhì)量加以概括.因此,引進有效質(zhì)量的意義在于它概括了半導(dǎo)體內(nèi)部勢場的作用,使得在解決半導(dǎo)體中電子在外力作用下的運動運動規(guī)律時,可以不涉及到半導(dǎo)體內(nèi)部勢場的作用.特別是可以直接由實驗測定,因而可以很方便地解決電子的運動規(guī)律.在能帶底部附近,E/d>0,電子的有效質(zhì)量是正值;在能帶頂附近,E/d<0,電子的有效質(zhì)量是負值,這是因為概括了半導(dǎo)體內(nèi)部的勢場作用.有效質(zhì)量與能量函數(shù)對于k的二次微商成反比,對寬窄不同的各個能帶,E(k)隨k的變化情況不同,能帶越窄,二次微商越小,有效質(zhì)量越大.內(nèi)層電子的能帶窄,有效質(zhì)量大;外層電子的能帶寬,有效質(zhì)量小.因而,外層電子,在外力的作用下可以獲得較大的加速度.半導(dǎo)體中電子的準動量v=hk.◆課程難點:引入有效質(zhì)量后,電子的運動可用牛頓第二定律描述,a=.注意,這是一個經(jīng)典力學(xué)方程,f是外合力.半導(dǎo)體中的電子除了外力作用外,還受到半導(dǎo)體內(nèi)部原子及其它電子勢場力的作用,這種作用隱含在有效質(zhì)量中,這就使得在解決半導(dǎo)體中電子在外力作用下的運動規(guī)律時,可以不涉及半導(dǎo)體內(nèi)部勢場的作用.◆基本概念:半導(dǎo)體中電子的準動量:經(jīng)典意義上的動量是慣性質(zhì)量與速度的乘積,即 v.根據(jù)講義式(1-1)和式(1-6),對于自由電子v=hk,這是自由電子的真實動量,而在半導(dǎo)體中hk=v;有效質(zhì)量與慣性質(zhì)量有質(zhì)的區(qū)別,前者隱含了晶格勢場的作用(雖然有質(zhì)量的量綱).因為v與v具有相同的形式,因此稱v為準動量.◆基本要求:掌握有效質(zhì)量的意義及計算公式,掌握速度的計算方法,正確理解半導(dǎo)體中電子的加速度與外力及有效質(zhì)量的關(guān)系,正確理解準動量及其計算方法,準動量的變化量應(yīng)為.§1.5 半導(dǎo)體的導(dǎo)電機構(gòu) ◆本節(jié)內(nèi)容: 導(dǎo)電條件:有外加電壓,有載流子 載流子產(chǎn)生的途徑

導(dǎo)電機構(gòu)(電子導(dǎo)電,空穴導(dǎo)電)◆課程重點: 滿帶中的電子不導(dǎo)電:電子可以在晶體中作共有化運動,但是,這些電子能否導(dǎo)電,還必須考慮電子填充能帶的情況,不能只看單個電子的運動.研究發(fā)現(xiàn),如果一個能帶中所有的狀態(tài)都被電子占滿,那么,即使有外加電場,晶體中也沒有電流,即滿帶電子不導(dǎo)電.只有雖包含電子但并未填滿的能帶才有一定的導(dǎo)電性,即不滿的能帶中的電子才可以導(dǎo)電.絕對溫度為零時,純凈半導(dǎo)體的價帶被價電子填滿,導(dǎo)帶是空的.在一定的溫度下,價帶頂部附近有少量電子被激發(fā)到導(dǎo)帶底部附近,在外電場作用下,導(dǎo)帶中電子便參與導(dǎo)電.因為這些電子在導(dǎo)帶底部附近,所以,它們的有效質(zhì)量是正的.同時,價帶缺少了一些電子后也呈不滿的狀態(tài),因而價帶電子也表現(xiàn)出具有導(dǎo)電的特性,它們的導(dǎo)電作用常用空穴導(dǎo)電來描寫.本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機構(gòu):對本征半導(dǎo)體,導(dǎo)帶中出現(xiàn)多少電子,價帶中就對應(yīng)出現(xiàn)多少空穴,導(dǎo)帶上電子參與導(dǎo)電,價帶上空穴也參與導(dǎo)電,這就是本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機構(gòu).這一點是半導(dǎo)體同金屬的最大差異,金屬中只有電子一種荷載電流的粒子(稱為載流子),而半導(dǎo)體中有電子和空穴兩種載流子.正是由于這兩種載流子的作用,使半導(dǎo)體表現(xiàn)出許多奇異的特性,可用來制造形形色色的器件.◆課程難點:價帶電子導(dǎo)電通常用空穴導(dǎo)電來描述.實踐證明,這樣做是時分方便的.但是,如何理解空穴導(dǎo)電 設(shè)想價帶中一個電子被激發(fā)到價帶,此時價帶為不滿帶,價帶中電子便可導(dǎo)電.設(shè)電子電流密度密度為J,則 J=價帶(k狀態(tài)空出)電子總電流

可以用下述方法計算出J的值.設(shè)想以一個電子填充到空的k狀態(tài),這個電子的電流等于電子電荷-q乘以k狀態(tài)電子的速度v(k),即 k狀態(tài)電子電流=(-q)v(k)填入這個電子后,價帶又被填滿,總電流應(yīng)為零,即 J+(-q)v(k)=0 因而得到 J=(+q)v(k)這就是說,當(dāng)價帶k狀態(tài)空出時,價帶電子的總電流,就如同一個正電荷的粒子以k狀態(tài)電子速度v(k)運動時所產(chǎn)生的電流.因此,通常把價帶中空著的狀態(tài)看成是帶正電的粒子,稱為空穴.引進這樣一個假象的粒子――空穴后,便可以很簡便地描述價帶(未填滿)的電流.◆基本概念: 載流子:晶體中荷載電流(或傳導(dǎo)電流)的粒子.金屬中為電子,半導(dǎo)體中有兩種載流子即電子和空穴.◆基本要求:掌握半導(dǎo)體的導(dǎo)電機構(gòu),正確理解空穴的導(dǎo)電機理.§1.6 回旋共振 ◆本節(jié)內(nèi)容: k空間等能面 回旋共振

◆課程重點: 利用回旋共振實驗測量有效質(zhì)量.◆課程難點:回旋共振原理及條件.◆基本概念:回旋共振實驗的目的是測量電子的有效質(zhì)量,以便采用理論與實驗相結(jié)合的方法推出半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu).為能觀測出明顯的共振吸收峰,就要求樣品純度要高,而且實驗一般在低溫下進行,交變電磁場的頻率在微波甚至在紅外光的范圍.實驗中常是固定交變電磁場的頻率,改變磁感應(yīng)強度以觀測吸收現(xiàn)象.磁感應(yīng)強度約為零點幾T.等能面的形狀與有效質(zhì)量密切相關(guān),對于球形等能面,有效質(zhì)量各向同性,即只有一個有效質(zhì)量;對于橢球等能面,有效質(zhì)量各向異性,即在不同的波矢方向?qū)?yīng)不同的有效質(zhì)量(可參考下節(jié)內(nèi)容).◆基本要求:掌握等能面的研究方法:不同的半導(dǎo)體材料,其能帶結(jié)構(gòu)不同,而且往往是各向異性的,即沿不同的波矢方向,E～k關(guān)系不同.E～k關(guān)系可用等能面表示,因此要掌握等能面的研究方法.掌握回旋共振實驗原理及實驗條件.§1.7 硅和鍺的能帶結(jié)構(gòu) ◆本節(jié)內(nèi)容: 硅和鍺的導(dǎo)帶結(jié)構(gòu) 硅和鍺的價帶結(jié)構(gòu) ◆課程重點: 回旋共振的實驗發(fā)現(xiàn),硅,鍺電子有效質(zhì)量各向異性,說明其等能面各向異性.通過分析,硅有六個橢球等能面,分別分布在晶向的六個等效晶軸上,電子主要分布在這六個橢球的中心(極值)附近.僅從回旋共振的實驗還不能決定導(dǎo)帶極值(橢球中心)的確定位置.通過施主電子自旋共振實驗得出,硅的導(dǎo)帶極值位于方向的布里淵區(qū)邊界的0.85倍處.n型鍺的實驗指出,鍺的導(dǎo)電極小值位于方向的布里淵區(qū)邊界上共有八個.極值附近等能面為沿方向旋轉(zhuǎn)的八個橢球面,每個橢球面有半個在布里淵區(qū),因此,在簡約布里淵區(qū)共有四個橢球.硅和鍺的價帶結(jié)構(gòu):有三條價帶,其中有兩條價帶的極值在k=0處重合,有兩種空穴有效質(zhì)量與之對應(yīng),分別為重空穴和輕空穴,還有第三個價帶,其帶頂比前兩個價帶降低了,對于硅,=0.04ev,對于鍺=0.29ev,這條價帶給出了第三種空穴.空穴重要分布在前兩個價帶.在價帶頂附近,等能面接近平面.在硅,鍺的能帶圖中指出導(dǎo)帶底和價帶頂?shù)奈恢眉敖麕挾?◆課程難點:對E(k)表達式和回旋共振實驗有效質(zhì)量表達式的處理.在k空間合理的選取坐標系,可是問題得到簡化.如選取為能量零點,以為坐標原點,取，為三個直角坐標軸,分別與橢球主軸重合,并使軸沿橢球長軸方向(即沿方向),則等能面分別為繞軸旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)橢球面.E(k)表達式簡化為E(k)=;如果,軸選取恰當(dāng),計算可簡單,選取使磁感應(yīng)強度B位于軸和軸所組成的平面內(nèi),且同軸交角,則在這個坐標系里,B的方向余弦，分別為=sin,=0,=cos ◆基本概念:橫向有效質(zhì)量沿橢球短軸方向,縱向有效質(zhì)量沿橢球長軸方向.◆基本要求: 掌握硅,鍺的能帶結(jié)構(gòu),注意它們導(dǎo)帶底和價帶頂所處的位置.§1.8 化合物半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu) ◆本節(jié)內(nèi)容: 化合物半導(dǎo)體的種類 化合物半導(dǎo)體的共同特性 化合物半導(dǎo)體能帶結(jié)構(gòu)的一般特征 銻化銦的能帶結(jié)構(gòu) 砷化鎵的能帶結(jié)構(gòu) 磷化鎵和磷化銦的能帶結(jié)構(gòu) 混合晶體的能帶結(jié)構(gòu)

◆課程重點:砷化鎵的能帶結(jié)構(gòu):導(dǎo)帶極小值位于布里淵區(qū)中心k=0處,等能面為球面,導(dǎo)帶底電子有效質(zhì)量為0.067.在方向布里淵區(qū)邊界還有一個導(dǎo)帶極小值,極值附近的曲線的曲率比較小,所以此處電子有效質(zhì)量比較大,約為0.55,它的能量比布里淵區(qū)中心極小值的能量高0.29ev.正是由于這個能谷的存在,使砷化鎵具有特殊的性能(見第四章).價帶結(jié)構(gòu)與硅,鍺類似.室溫下禁帶寬度為1.424ev.◆課程難點:無

說明:半導(dǎo)體的禁帶寬度隨溫度變化,有兩種計算方法,即 和

均為經(jīng)驗公式.◆基本概念:直接帶隙半導(dǎo)體是指導(dǎo)帶極小值與價帶極大值對應(yīng)同一波矢;間接帶隙半導(dǎo)體是指導(dǎo)帶極小值與價帶極大值對應(yīng)不同的波矢.◆基本要求:掌握砷化鎵的能帶結(jié)構(gòu),了解化合物半導(dǎo)體能帶結(jié)構(gòu)的一般特征.第一章思考題與自測題: 1.原子中的電子和晶體中電子受勢場作用情況以及運動情況有何不同 原子中內(nèi)層電子和外層電子參與共有化運動有何不同

2.晶體體積的大小對能級和能帶有什么影響

3.描述半導(dǎo)體中電子運動為什么要引入“有效質(zhì)量”的概念 用電子的慣性質(zhì)量描述能帶中電子運動有何局限性

4.一般來說,對應(yīng)于高能級的能帶較寬,而禁帶較窄,是否如此 為什么

5.有效質(zhì)量對能帶的寬度有什么影響 有人說:“有效質(zhì)量愈大,能量密度也愈大,因而能帶愈窄.”是否如此 為什么

6.簡述有效質(zhì)量與能帶結(jié)構(gòu)的關(guān)系

7.對于自由電子,加速反向與外力作用反向一致,這個結(jié)論是否適用于布洛赫電子

8.從能帶底到能帶頂,晶體中電子的有效質(zhì)量將如何變化 外場對電子的作用效果有什么不同

9.試述在周期性勢場中運動的電子具有哪些一般屬性

10.以硅的本征激發(fā)為例,說明半導(dǎo)體能帶圖的物理意義及其與硅晶格結(jié)構(gòu)的聯(lián)系 為什么電子從其價鍵上掙脫出來所需的最小能量就是半導(dǎo)體的禁帶寬度

11.為什么半導(dǎo)體滿帶中的少量空狀態(tài)可以用具有正電荷和一定質(zhì)量的空穴來描述

12.有兩塊硅單晶,其中一塊的重量是另一塊重量的二倍.這兩塊晶體價帶中的能級數(shù)是否相等 彼此有何聯(lián)系

13.說明布里淵區(qū)和k空間等能面這兩個物理概念的不同.14.為什么極值附近的等能面是球面的半導(dǎo)體,當(dāng)改變存儲反向時只能觀察到一個共振吸收峰

第二章 半導(dǎo)體中雜質(zhì)和缺陷能級（光4學(xué)時 微5學(xué)時）

引言: 理想半導(dǎo)體:1,原子嚴格地周期性排列,晶體具有完整的晶格結(jié)構(gòu).2,晶體中無雜質(zhì),無缺陷.3電子在周期場中作共有化運動,形成允帶和禁帶——電子能量只能處在允帶中的能級上,禁帶中無能級.由本征激發(fā)提供載流子

晶體具有完整的(完美的)晶格結(jié)構(gòu),無任何雜質(zhì)和缺陷——本征半導(dǎo)體.(純凈半導(dǎo)體中,的位置和載流子的濃度只是由材料本身的本征性質(zhì)決定的)實際材料中,1,總是有雜質(zhì),缺陷,使周期場破壞,在雜質(zhì)或缺陷周圍引起局部性的量子態(tài)——對應(yīng)的能級常常處在禁帶中,對半導(dǎo)體的性質(zhì)起著決定性的影響.2,雜質(zhì)電離提供載流子.§2.1 硅 鍺晶體中的雜質(zhì)能級 ◆本節(jié)內(nèi)容: 晶體中雜質(zhì)基本情況

1.1 雜質(zhì)來源 1.2 人為摻雜的目的 1.3 摻雜的方法

1.4 雜質(zhì)在晶體中的位置(替位和間隙)1.5 雜質(zhì)濃度

硅,鍺晶體中的施主雜質(zhì)和受主雜質(zhì)及其電離能 2.1 施主雜質(zhì)及其電離能 2.2 受主雜質(zhì)及其電離能

淺能級雜質(zhì)電離能計算——類氫模型 3.1 施主雜質(zhì)電離能計算 3.2 受主雜質(zhì)電離能計算 雜質(zhì)補償作用 深能級雜質(zhì) 5.1 深能級雜質(zhì)特點

5.2深能級雜質(zhì)產(chǎn)生多重能級的原因 5.3深能級雜質(zhì)對半導(dǎo)體性能的影響 ◆課程重點: 在純凈的半導(dǎo)體中摻入一定的雜質(zhì),可以顯著地控制半導(dǎo)體地導(dǎo)電性質(zhì).根據(jù)摻入雜質(zhì)地分布位置可以分為替位式雜質(zhì)和受主雜質(zhì).施主雜質(zhì)電離后成為不可移動的帶正電的施主離子,同時向?qū)峁╇娮?使半導(dǎo)體成為電子導(dǎo)電的n型半導(dǎo)體.受主雜質(zhì)電離后成為不可移動的帶負電的受主離子,同時向價帶提供空穴,使半導(dǎo)體成為空穴導(dǎo)電的p型半導(dǎo)體.雜質(zhì)元素摻入半導(dǎo)體后,由于在晶格勢場中引入微擾,使能帶極值附近出現(xiàn)分立的能級——雜質(zhì)能級.V族元素在靠近導(dǎo)帶底的禁帶中引入施主能級,Ⅲ族元素在靠近價帶頂?shù)慕麕е幸胧苤髂芗?類氫模型對淺能級的位置給出了比較滿意的定量描述.經(jīng)過修正后,施主雜質(zhì)的電離能和軌道半徑可以表示為: ，受主雜質(zhì)的電離能可以表示為:

式中,為氫原子的基態(tài)電離能;為晶體的相對介電常數(shù).施主雜質(zhì)和受主雜質(zhì)有相互抵消作用,通常稱為“雜質(zhì)補償”.“雜質(zhì)補償”是制造各種半導(dǎo)體器件的基礎(chǔ).非Ⅲ,Ⅴ族雜質(zhì)元素在半導(dǎo)體中也可能會產(chǎn)生能級或多能級.例如:金Au在硅中電離后產(chǎn)生兩個能級,一個在價帶上面0.35ev處的施主能級,它在P型硅中起主要作用.另一個在導(dǎo)帶下面0.54ev處的受主能級,它在n型硅中起主要作用.6,深能級雜質(zhì)和晶體缺陷形成的能級一般作為復(fù)合中心.◆課程難點:用類氫模型計算淺能級雜質(zhì)的電離能;解釋金在鍺中產(chǎn)生多重能級的原因:金是Ⅰ族元素,中性金原子(記為)只有一個價電子,它取代鍺晶格中的一個鍺原子而位于晶格點上.金比鍺少三個價電子,中性金原子的這一個價電子,可以電離而躍遷入導(dǎo)帶,這一施主能級為,因此,電離能為().因為金的這個價電子被共價鍵所束縛,電離能很大,略小于鍺的禁帶寬度,所以,這個施主能級靠近價帶頂.電離以后,中性金原子接受就稱為帶一個電子電荷的正電中心.但是,另一方面,中性金原子還可以和周圍的四個鍺原子形成共價鍵,在形成共價鍵時,它可以從價帶接受三個電子,形成，三個受主能級.金原子接受第一個電子后變?yōu)?相應(yīng)的受主能級為,其電離能為(-).接受第二個電子后,變?yōu)?相應(yīng)的受主能級為,其電離能為(-).接受第三個電子后,變?yōu)?相應(yīng)的受主能級為,其電離能為(-).上述的，分別表示成為帶一個,兩個,三個電子電荷的負電中心.由于電子間的庫侖排斥作用,金從價帶接受第二個電子所需要的電離能比接受第一個電子時的大,接受第三個電子時的電離能又比接受第二個電子時的大,所以,>>.離價帶頂相對近一些,但是比Ⅲ族雜質(zhì)引入的淺能級還是深得多,更深,就幾乎靠近導(dǎo)帶底了.于是金在鍺中一共有，，五種荷電狀態(tài),相應(yīng)地存在著，,四個孤立能級,它們都是深能級.以上的分析方法,也可以用來說明其它一些在硅,鍺中形成深能級的雜質(zhì),基本上與實驗情況相一致.◆基本概念: 施主雜質(zhì)(n型雜質(zhì)):雜質(zhì)電離后能夠施放電子而產(chǎn)生自由電子并形成正電中心的雜質(zhì)——施主雜質(zhì).施主雜質(zhì)電離能:雜質(zhì)價電子掙脫雜質(zhì)原子的束縛成為自由電子所需要的能量——雜質(zhì)電離能,用表示.正電中心:施主電離后的正離子——正電中心

施主能級:施主電子被施主雜質(zhì)束縛時的能量對應(yīng)的能級稱為施主能級.對于電離能小的施主雜質(zhì)的施主能級位于禁帶中導(dǎo)帶底以下較小底距離.受主雜質(zhì):能夠向(晶體)半導(dǎo)體提供空穴并形成負電中心底雜質(zhì)——受主雜質(zhì) 受主雜質(zhì)電離能:空穴掙脫受主雜質(zhì)束縛成為導(dǎo)電空穴所需的能量.受主能級:空穴被受主雜質(zhì)束縛時的能量狀態(tài)對應(yīng)的能級.淺能級雜質(zhì):電離能小的雜質(zhì)稱為淺能級雜質(zhì).所謂淺能級,是指施主能級靠近導(dǎo)帶底,受主能級靠近價帶頂.室溫下,摻雜濃度不很高底情況下,淺能級雜質(zhì)幾乎可以可以全部電離.五價元素磷(P),銻()在硅,鍺中是淺受主雜質(zhì),三價元素硼(B),鋁(),鎵(),銦()在硅,鍺中為淺受主雜質(zhì).雜質(zhì)補償:半導(dǎo)體中存在施主雜質(zhì)和受主雜質(zhì)時,它們底共同作用會使載流子減少,這種作用稱為雜質(zhì)補償.在制造半導(dǎo)體器件底過程中,通過采用雜質(zhì)補償?shù)追椒▉砀淖儼雽?dǎo)體某個區(qū)域底導(dǎo)電類型或電阻率.高度補償:若施主雜質(zhì)濃度與受主雜質(zhì)濃度相差不大或二者相等,則不能提供電子或空穴,這種情況稱為雜質(zhì)的高等補償.這種材料容易被誤認為高純度半導(dǎo)體,實際上含雜質(zhì)很多,性能很差,一般不能用來制造半導(dǎo)體器件.深能級雜質(zhì):雜質(zhì)電離能大,施主能級遠離導(dǎo)帶底,受主能級遠離價帶頂.深能級雜質(zhì)有三個基本特點:一是不容易電離,對載流子濃度影響不大;二是一般會產(chǎn)生多重能級,甚至既產(chǎn)生施主能級也產(chǎn)生受主能級.三是能起到復(fù)合中心作用,使少數(shù)載流子壽命降低(在第五章詳細討論).四是深能級雜質(zhì)電離后以為帶電中心,對載流子起散射作用,使載流子遷移率減少,導(dǎo)電性能下降.◆基本要求:掌握淺能級雜質(zhì)和深能級雜質(zhì)的基本特點和在半導(dǎo)體中起的作用,特別注意金在硅中既有施主能級又有受主能級,它是有效的復(fù)合中心.§2.2 化合物半導(dǎo)體中底雜質(zhì)能級 ◆本節(jié)內(nèi)容: 雜質(zhì)在砷化鎵中的存在形式

各類雜質(zhì)在砷化鎵,磷化鎵中的雜質(zhì)能級.◆課程重點:四族元素硅在砷化鎵中的雙性行為,即硅的濃度較低時主要起施主雜質(zhì)作用,當(dāng)硅的濃度較高時,一部分硅原子將起到受主雜質(zhì)作用.這種雙性行為可作如下解釋:實驗測得硅在砷化鎵中引入一淺施主能級(-0.002)ev,硅應(yīng)起施主作用,那么當(dāng)硅雜質(zhì)電離后,每一個硅原子向?qū)峁┮粋€導(dǎo)電電子,導(dǎo)帶中的電子濃度應(yīng)隨硅雜質(zhì)濃度的增加而線性增加.但是實驗表明,當(dāng)硅雜質(zhì)濃度上升到一定程度之后,導(dǎo)帶電子濃度趨向飽和,好像施主雜質(zhì)的有效濃度降低了.這種現(xiàn)象的出現(xiàn),是因為在硅雜質(zhì)濃度較高時,硅原子不僅取代鎵原子起著受主雜質(zhì)的作用,而且硅也取代了一部分V族砷原子而起著受主雜質(zhì)的作用,因而對于取代Ⅲ族原子鎵的硅施主雜質(zhì)起到補償作用,從而降低了有效施主雜質(zhì)的濃度,電子濃度趨于飽和.可見,在這個粒子中,硅雜質(zhì)的總效果是起施主作用,保持砷化鎵為n型半導(dǎo)體.實驗還表明,砷化鎵單晶體中硅雜質(zhì)濃度為時,取代鎵原子的硅施主濃度與取代砷原子的硅受主濃度之比約為5.3:1.硅取代砷所產(chǎn)生的受主能級在()ev處.◆課程難點:無

◆基本概念:等電子陷阱和等離子雜質(zhì)在某些化合物半導(dǎo)體中,例如磷化鎵中摻入V族元素氮或鉍,氮或鉍將取代磷并在禁帶中產(chǎn)生能級.這個能級稱為等離子陷阱.這種效應(yīng)稱為等離子雜質(zhì)效應(yīng).所謂等離子雜質(zhì)是與基質(zhì)晶體原子具有同數(shù)量價電子的雜質(zhì)原子,它們替代了格點上的同族原子后,基本上仍是電中性的.但是由于原子序數(shù)不同,這些原子的共價半徑和電負性有差別,因而它們能俘獲某種載流子而成為帶電中心.這個帶電中心就稱為等離子陷阱.是否周期表中同族元素均能形成等離子陷阱呢 只有當(dāng)摻入原子與基質(zhì)晶體原子在電負性,共價半徑方面有較大差別時,才能形成等離子陷阱.一般說,同族元素原子序數(shù)越小,電負性越大,共價半徑越小.等電子雜質(zhì)電負性大于基質(zhì)晶體原子的電負性時,取代后,它便能俘獲電子成為負電中心.反之,它能俘獲空穴成為正電中心.例如,氮的共價半徑和電負性分別為0.070nm和3.0,磷的共價半徑和電負性分別為0.110nm和2.1,氮取代磷后能俘獲電子成為負電中心.這個俘獲中心稱為等離子陷阱.這個電子的電離能=0.008eV.鉍的共價半徑和負電性分別為0.146nm和1.9,鉍取代磷后能俘獲空穴,它的電離能是=0.038eV.◆基本要求:掌握等電子陷阱和等離子雜質(zhì)的概念.能解釋硅在砷化鎵中的雙性行為.§2.3 半導(dǎo)體中的缺陷能級(defect levels)◆本節(jié)內(nèi)容: 點缺陷(熱缺陷)point defects/thermaldefects 1.1 點缺陷的種類: 弗侖克耳缺陷:原子空位和間隙原子同時存在 肖特基缺陷:晶體中只有晶格原子空位 間隙原子缺陷:只有間隙原子而無原子空位 1.2 點缺陷(熱缺陷)特點: 熱缺陷的數(shù)目隨溫度升高而增加

熱缺陷中以肖特基缺陷為主(即原子空位為主).原因:三種點缺陷中形成肖特基缺陷需要的能量最小.(可參閱劉文明《半導(dǎo)體物理學(xué)》p70～p73,或葉良修《半導(dǎo)體物理學(xué)》p24和p94)淬火后可以“凍結(jié)”高溫下形成的缺陷.退火后可以消除大部分缺陷.半導(dǎo)體器件生產(chǎn)工藝中,經(jīng)高溫加工(如擴散)后的晶片一般都需要進行退火處理.離子注入形成的缺陷也用退火來消除.1.3 點缺陷對半導(dǎo)體性質(zhì)的影響: 缺陷處晶格畸變,周期性勢場被破壞,致使在禁帶中產(chǎn)生能級.熱缺陷能級大多為深能級,在半導(dǎo)體中起復(fù)合中心作用,使非平衡載流子濃度和壽命降低.空位缺陷有利于雜質(zhì)擴散

對載流子有散射作用,使載流子遷移率和壽命降低.位錯(dislocation)2.1 位錯形成原因

2.2 位錯種類:刃位錯(橫位錯)和螺位錯 2.棱位錯對半導(dǎo)體性能的影響: 位錯線上的懸掛鍵可以接受電子變?yōu)樨撾娭行?表現(xiàn)為受主;懸掛鍵上的一個電子也可以被釋放出來而變?yōu)檎娭行?此時表現(xiàn)為施主,即不飽和的懸掛鍵具有雙性行為,可以起受主作用,也可以起施主作用.位錯線處晶格變形,導(dǎo)致能帶變形 位錯線影響雜質(zhì)分布均勻性

位錯線若接受電子變成負電中心,對載流子有散射作用.(第四章)影響少子壽命,原因:一是能帶變形,禁帶寬度減小,有利于非平衡載流子復(fù)合;二是在禁帶中產(chǎn)生深能級,促進載流子復(fù)合.(第五章)偏離化學(xué)比缺陷:離子晶體或化合物半導(dǎo)體,由于組成晶體的元素偏離正常化學(xué)比而形成的缺陷.◆課程重點:點缺陷和位錯對半導(dǎo)體性能的影響(參閱本節(jié)內(nèi)容).◆課程難點:無.◆基本要求:掌握點缺陷和位錯缺陷對半導(dǎo)體性能的影響.第二章思考題與自測題: 1.說明雜質(zhì)能級以及電離能的物理意義.為什么受主,施主能級分別位于價帶之上或?qū)е?而且電離能的數(shù)值較小

2.純鍺,硅中摻入Ⅲ族或Ⅴ族元素后,為什么使半導(dǎo)體電性能有很大的改變 雜質(zhì)半導(dǎo)體(p型或n型)應(yīng)用很廣,但為什么我們很強調(diào)對半導(dǎo)體材料的提純

3.把不同種類的施主雜質(zhì)摻入同一種半導(dǎo)體材料中,雜質(zhì)的電離能和軌道半徑是否不同 把同一種雜質(zhì)摻入到不同的半導(dǎo)體材料中(例如鍺和硅),雜質(zhì)的電離能和軌道半徑又是否都相同

4.何謂深能級雜質(zhì) 它們電離以后有說明特點

5.為什么金元素在鍺或硅中電離后可以引入多個施主或受主能級

6.說明摻雜對半導(dǎo)體導(dǎo)電性能的影響.7.說明半導(dǎo)體中淺能級雜質(zhì)和深能級雜質(zhì)的作用有何不同

8.什么叫雜質(zhì)補償 什么叫高度補償?shù)陌雽?dǎo)體 雜質(zhì)補償有何實際應(yīng)用

第三章 半導(dǎo)體中熱平衡載流子的統(tǒng)計分布

引言: 本章的主要任務(wù):計算本征半導(dǎo)體和雜質(zhì)半導(dǎo)體的熱平衡載流子濃度及費米能級的位置,討論，與，的關(guān)系.熱平衡和熱平衡載流子:在一定溫度下,如果沒有其它外界作用半導(dǎo)體中的導(dǎo)電電子和空穴是依靠電子的熱激發(fā)作用而產(chǎn)生的,電子從不斷熱震動的晶格中獲得一定的能量,就可能從低能量的量子態(tài)躍遷到高能量的量子態(tài),例如,電子從價帶躍遷到導(dǎo)帶(這就是本征激發(fā)),形成導(dǎo)電電子和價帶空穴.電子和空穴也可以通過雜質(zhì)電離方式產(chǎn)生,當(dāng)電子從施主能級躍遷到導(dǎo)帶時產(chǎn)生導(dǎo)帶電子;當(dāng)電子從價帶激發(fā)到受主能級時產(chǎn)生價帶空穴等.與此同時,還存在著相反的過程,即電子也可以從高能量的量子態(tài)躍遷到低能量的量子態(tài),并向晶格放出一定能量,從而使導(dǎo)帶中的電子和價帶中的空穴不斷減少,這一過程稱為載流子的復(fù)合.在一定溫度下,這兩個相反的過程之間將建立起動態(tài)的平衡,稱為熱平衡狀態(tài).這時,半導(dǎo)體中的導(dǎo)電電子濃度和空穴濃度都保持一個穩(wěn)定的數(shù)值,這種處于熱平衡狀態(tài)下的導(dǎo)電電子和空穴稱為熱平衡載流子.當(dāng)溫度改變時,破壞了原來的平衡狀態(tài),又重新建立起新的平衡狀態(tài),熱平衡載流子的濃度也將發(fā)生變化,達到另一穩(wěn)定數(shù)值.解決問題的思路:熱平衡是一種動態(tài)平衡,載流子在各個能級之間躍遷,但它們在每個能級上出現(xiàn)的幾率是不同的.要討論熱平衡載流子的統(tǒng)計分布,是首先要解決下述問題: ①回顧幾率的概念及幾率的運算法則

載流子在允許的量子態(tài)上的分布函數(shù)(幾率函數(shù))允許的量子態(tài)按能量如何分布——能量狀態(tài)密度g(E)載流子在允許的量子態(tài)中如何分布 然后討論，～，T的關(guān)系

§3.1 載流子的統(tǒng)計分布函數(shù)及能量狀態(tài)密度(說明:本節(jié)內(nèi)容對講義§3.1和§3.2進行了整合)◆本節(jié)內(nèi)容: 幾率的基本運算法則(簡要回顧加法和乘法)分布函數(shù)

2.1 Maxwell速率分布函數(shù) 2.2 Boltzmann能量分布函數(shù)

2.3 費米(Fermi)分布函數(shù)

能量狀態(tài)密度 3.1 k空間的狀態(tài)密度 3.2 導(dǎo)帶和價帶能量狀態(tài)密度 ◆課程重點: 費米分布函數(shù)的意義:它表示能量為E的量子態(tài)被一個電子占據(jù)的幾率,它是描寫熱平衡狀態(tài)下電子在允許的量子態(tài)上如何分布的一個統(tǒng)計分布函數(shù);費米分布函數(shù)還給出空穴占據(jù)各能級的幾率,一個能級要么被電子占據(jù),否則就是空的,即被空穴占據(jù), 與對稱于 可以證明:

這對研究電子和空穴的分布很方便.費米分布函數(shù)與波耳茲曼分布函數(shù)的關(guān)系: 當(dāng)時,電子的費米分布函數(shù)轉(zhuǎn)化為波耳茲曼分布函數(shù).因為對于熱平衡系統(tǒng)和溫度為定值,則,這就是通常見到的波耳茲曼分布函數(shù).同理,當(dāng)時 ,空穴的費米分布函數(shù)轉(zhuǎn)化為空穴的波耳茲曼分布函數(shù).在半導(dǎo)體中,最常遇到的情況是費米能級位于價帶內(nèi),而且與導(dǎo)帶底或價帶頂?shù)木嚯x遠大于,所以,對導(dǎo)帶中的所有量子態(tài)來說,被電子占據(jù)的幾率,一般都滿足,故半導(dǎo)體電子中的電子分布可以用電子的波耳茲曼分布函數(shù)描寫.由于隨著能量E的增大,f(E)迅速減小,所以導(dǎo)帶中絕大多數(shù)電子分布在導(dǎo)帶底附近.同理,對半導(dǎo)體價帶中的所有量子態(tài)來說,被空穴占據(jù)的幾率,一般都滿足,故價帶中的空穴分布服從空穴的波耳茲曼分布函數(shù).由于隨著能量E的增大,迅速增大,所以價帶中絕大多數(shù)空穴分布在價帶頂附近.因而和是討論半導(dǎo)體問題時常用的兩個公式.通常把服從波耳茲曼統(tǒng)計率的電子系統(tǒng)稱為非簡并性系統(tǒng).費米能級:稱為費米能級或費米能量,它和溫度,半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電類型,雜質(zhì)的含量以及能量零點的選取有關(guān).是一個很重要的物理參數(shù),只要知道了的數(shù)值,在一定溫度下,電子在各量子態(tài)上的統(tǒng)計分布就完全確定.它可以由半導(dǎo)體中能帶內(nèi)所以量子態(tài)中被電子占據(jù)的量子態(tài)數(shù)應(yīng)等于電子總數(shù)N這一條件來決定,即,將半導(dǎo)體中大量電子的集體看成一個熱力學(xué)系統(tǒng),由統(tǒng)計理論證明,費米能級是系統(tǒng)的化學(xué)勢,即,代表系統(tǒng)的化學(xué)勢,F式系統(tǒng)的自由能.上式的意義是:當(dāng)系統(tǒng)處于熱平衡狀態(tài),也不對外界做功的情況下,系統(tǒng)中增加一個電子所引起系統(tǒng)自由能的變化,等于系統(tǒng)的化學(xué)勢,所以處于熱平衡狀態(tài)的電子系統(tǒng)有統(tǒng)一的費米能級.一般可以認為,在溫度不很高時,能量大于費米能級的電子態(tài)基本上沒有被電子占據(jù),而能量小于費米能級的幾率在各溫度下總是1/2,所以費米能級的位置比較直觀的標志了電子占據(jù)量子態(tài)的狀況,通常就說費米能級標志了電子填充能級的水平.費米能級位置越高,說明有較多的能量較高的電子態(tài)上有電子.了計算電子和空穴的濃度,必須對一個能帶內(nèi)的所有能量積分,而不只是對布里淵區(qū)體積積分,為此引入狀態(tài)密度概念即單位能量間隔內(nèi)的量子態(tài)數(shù).其表達式為:.可以通過下述步驟計算狀態(tài)密度:首先算出單位k空間中的量子態(tài)數(shù),即k空間中的狀態(tài)密度;然后算出k空間中與能量E到E+dE間所對應(yīng)的k空間體積,并和k空間中的狀態(tài)密度相乘,從而求得在能量E到E+dE間的量子態(tài)數(shù)dE;最后,根據(jù)前式,求得狀態(tài)密度g(E).◆課程難點: 能量狀態(tài)密度與k空間量子態(tài)的分布即等能面的形狀有關(guān).在k 空間量子態(tài)的分布是均勻的,量子態(tài)的密度為V(立方晶體的體積).如果計入自旋,每個量子態(tài)可以允許兩個自旋相反的電子占據(jù)一個量子態(tài).換言之,k空間每個量子態(tài)實際上代表自旋方向相反的兩個量子態(tài),所以,在k空間,電子允許的量子態(tài)密度為2V.注意:這時每個量子態(tài)最多容納一個電子.這樣,與費米分布函數(shù)的定義就統(tǒng)一起來了(費米分布函數(shù)是能量為E的一個量子態(tài)被一個電子占據(jù)的幾率).狀態(tài)密度表達式的推導(dǎo)過程作為課堂討論的課程重點內(nèi)容之一.◆基本概念:費米分布函數(shù),k空間狀態(tài)密度和能量狀態(tài)密度的概念.◆基本要求:掌握費米分布函數(shù)和玻耳茲曼分布函數(shù)及費米能級的意義.費米能級是一個參考能級,不是電子的真實能級,費米能級的位置標志了電子填充能級的水平.熱平衡條件下費米能級為定值,費米能級的數(shù)值與溫度,半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電類型,雜質(zhì)濃度及零點的選取有關(guān),它是一個很重要的物理參數(shù).要求學(xué)習(xí)好的同學(xué)能導(dǎo)出導(dǎo)帶底能量狀態(tài)密度的表達式.§3.2 導(dǎo)帶電子濃度和價帶空穴濃度 ◆本節(jié)內(nèi)容: 導(dǎo)帶電子濃度 價帶空穴濃度 ◆課程重點: 導(dǎo)出導(dǎo)帶電子濃度和帶空穴濃度表達式

理解,掌握電子濃度,空穴濃度表達式的意義(見基本要求)◆課程難點:導(dǎo)出導(dǎo)帶電子濃度的基本思路是:和計算狀態(tài)密度是一樣,認為能帶中的能級是連續(xù)分布的,將能帶分成一個個很小的能量間隔來處理.對導(dǎo)帶分為無限多的無限小的能量間隔,則在能量到之間有個量子態(tài),而電子占據(jù)能量為的量子態(tài)的幾率是,則在到間有個被電子占據(jù)的量子態(tài),因為每個被占據(jù)的量子態(tài)上有一個電子,所以在到間有個電子.然后把所有能量區(qū)間中的電子數(shù)相加,實際上是從導(dǎo)帶底到導(dǎo)帶頂對進行積分,就得到了能帶中底電子總數(shù),再除以半導(dǎo)體體積就得到了導(dǎo)帶中的電子濃度.因為費米能級一般在禁帶中,導(dǎo)帶中的能級遠高于費米能級,即當(dāng)時,計算導(dǎo)帶電子濃度可用玻耳茲曼分布函數(shù).◆基本概念:電子濃度和空穴濃度的乘積與費米能級無關(guān).對一定的半導(dǎo)體材料,乘積只決定于溫度,與所含雜質(zhì)無關(guān).而在一定溫度下,對不同的半導(dǎo)體材料,因禁帶寬度不同,乘積也將不同.這個關(guān)系式不論是本征半導(dǎo)體還是雜質(zhì)半導(dǎo)體,只要是熱平衡狀態(tài)下的非簡并半導(dǎo)體,都普遍適用,在討論許多許多實際問題時常常引用.對一定的半導(dǎo)體材料,在一定的溫度下,乘積時一定的.換言之,當(dāng)半導(dǎo)體處于熱平衡狀態(tài)時,載流子濃度的乘積保持恒定,如果電子濃度增加,空穴濃度就要減小;反之亦然.式和式是熱平衡載流子濃度的普遍表示式.只要確定了費米能級,在一定溫度時,半導(dǎo)體導(dǎo)帶中電子濃度,價帶中空穴濃度就可以計算出來.◆基本要求:掌握導(dǎo)帶電子濃度和價帶空穴濃度公式: 與分別是導(dǎo)帶與價帶底有效狀態(tài)密度,相當(dāng)于把導(dǎo)帶中所有量子態(tài)都集中在導(dǎo)帶底,而它的狀態(tài)密度為;同理,相當(dāng)于把價帶中所有量子態(tài)都集中在價帶頂,而它的狀態(tài)密度為.上兩式中的指數(shù)部分是具有玻耳茲曼分布函數(shù)形式的幾率函數(shù),前者是電子占據(jù)能量為的量子態(tài)幾率,后者是空穴占據(jù)能量為的量子態(tài)的幾率.則導(dǎo)帶中的電子濃度是中電子占據(jù)的量子態(tài)數(shù),價帶空穴濃度是中有空穴占據(jù)的量子態(tài)數(shù).§3.3 本征半導(dǎo)體的載流子濃度 ◆本節(jié)內(nèi)容: 本征半導(dǎo)體費米能級 本征半導(dǎo)體的載流子濃度 熱平衡條件

◆課程重點:利于電中性條件(所謂電中性條件,就是電中性的半導(dǎo)體,其負電數(shù)與正電荷相等.因為電子帶負電,空穴帶正電,所以對本征半導(dǎo)體,電中性條件是導(dǎo)帶中的電子濃度應(yīng)等于價帶中的空穴濃度,即=,由此式可導(dǎo)出費米能級.)求解本征半導(dǎo)體的費米能級:本征半導(dǎo)體就是沒有雜質(zhì)和缺陷的半導(dǎo)體,在絕對零度時,價帶中的全部量子態(tài)都被電子占據(jù),而導(dǎo)帶中的量子態(tài)全部空著,也就是說,半導(dǎo)體中共價鍵是飽和的,完整的.當(dāng)半導(dǎo)體的溫度大于零度時,就有電子從價帶激發(fā)到導(dǎo)帶中去,同時價帶中產(chǎn)生空穴,這就是所謂的本征激發(fā).由于電子和空穴成對產(chǎn)生,導(dǎo)帶中的電子濃度應(yīng)等于價帶中的空穴濃度,即=.2本征載流子濃度與溫度和價帶寬度有關(guān).溫度升高時,本征載流子濃度迅速增加;不同的半導(dǎo)體材料,在同一溫度下,禁帶寬度越大,本征載流子濃度越大.3,一定溫度下,任何非簡并半導(dǎo)體的熱平衡載流子的濃度的乘積對于該溫度時的本征載流子的濃度的平方,即,與所含雜質(zhì)無關(guān).因此,它不僅適用于本征半導(dǎo)體材料,而且也適用于非簡并的雜質(zhì)半導(dǎo)體材料.4,的意義:可作為判斷半導(dǎo)體材料的熱平衡條件.熱平衡條件下，均為常數(shù),則也為常數(shù),這時單位時間單位體積內(nèi)產(chǎn)生的載流子數(shù)等于單位時間單位體積內(nèi)復(fù)合掉的載流子數(shù),也就是說產(chǎn)生率大于復(fù)合率.因此,此式可作為判斷半導(dǎo)體材料是否達到熱平衡的依據(jù)式.◆課程難點: 這是一個容易忽視的問題,即本征半導(dǎo)體中導(dǎo)帶電子濃度等于價帶空穴濃度,根據(jù)載流子的分布函數(shù)及費米年間的意義可知:本征半導(dǎo)體的費米能級應(yīng)該位于導(dǎo)帶底和價帶頂之間的中間位置,即禁帶中央處.只有這樣,導(dǎo)帶電子和價帶空穴才能對稱于費米能級,分布在導(dǎo)帶和價帶中,以滿足=.但是由于導(dǎo)帶有效狀態(tài)密度()和價帶有效狀態(tài)密度()中分別含有電子狀態(tài)濃度的有效質(zhì)量()和價帶空穴狀態(tài)有效密度().由于兩者數(shù)值上的差異,使本征半導(dǎo)體的費米能級偏離禁帶中央.如果費米能級偏離禁帶中很小,可以認為費米能級基本上位于禁帶中央;如果和相差很大,本征半導(dǎo)體的費米能級就會偏離禁帶中央很遠.具體情況可用本征半導(dǎo)體費米能級表達式分析(參閱講義式(3-30)即該式以下的說明).◆基本概念: 半導(dǎo)體材料制成的器件都有一定的極限工作溫度,這個工作溫度受本征載流子濃度制約:一般半導(dǎo)體器件中,載流子主要來源于雜質(zhì)電離,而將本征激發(fā)忽略不計.在本征載流子濃度沒有超過雜質(zhì)電離所提供的載流子濃度的溫度范圍,如果雜質(zhì)全部電離,載流子濃度是一定的,器件就能穩(wěn)定工作.但是隨著溫度的升高,本征載流子濃度迅速地增加.例如在室溫附近,純硅的溫度每升高8K左右,本征載流子的濃度就增加約一倍.而純鍺的溫度每升高12K左右,本征載流子的濃度就增加約一倍.當(dāng)溫度足夠高時,本征激發(fā)占主要地位,器件將不能正常工作.因此,每一種半導(dǎo)體材料制成的器件都有一定的極限工作溫度,超過這一溫度后,器件就失效了.例如,一般硅平面管采用室溫電阻率為1·cm左右的原材料,它是由摻入的施主雜質(zhì)銻而制成的.在保持載流子主要來源于雜質(zhì)電離時,要求本征載流子濃度至少比雜質(zhì)濃度低一個數(shù)量級,即不超過.如果也以本征載流子濃度不超過的話,對應(yīng)溫度為526K,所以硅器件的極限工作溫度是520K左右.鍺的禁帶寬度比硅小,鍺的器件工作溫度比硅低,約為370K左右.砷化鎵禁帶寬度比硅大,極限工作溫度可高達720K左右,適宜于制造大功率器件.總之,由于本征載流子濃度隨溫度的迅速變化,用本征材料制作的器件性能很不穩(wěn)定,所以制造半導(dǎo)體器件一般都用含有適當(dāng)雜質(zhì)的半導(dǎo)體材料.◆基本要求: 能夠?qū)懗霰菊靼雽?dǎo)體的電中性方程,并導(dǎo)出費米能級的表達式;熟悉半導(dǎo)體半導(dǎo)體載流子濃度與溫度和禁帶寬度的關(guān)系;了解通過測量不同溫度下本征載流子濃度如何得到絕對零度時的禁帶寬度;正確使用熱平衡判斷式.經(jīng)常用到的數(shù)據(jù)最好要記住.例如,300 K時硅,鍺,砷化鎵的禁帶寬度分別為1.12ev,0.67ev,1.428ev.本征載流子濃度分別為，均為實驗值.§3.4 雜質(zhì)半導(dǎo)體的載流子濃度 ◆本節(jié)內(nèi)容: 雜質(zhì)濃度上的電子和空穴 雜質(zhì)半導(dǎo)體中的載流子濃度 ◆課程重點: 半導(dǎo)體雜質(zhì)能級被電子占據(jù)的幾率函數(shù)與費米分布函數(shù)不同:因為雜質(zhì)能級和能帶中的能級是有區(qū)別的,在能帶中的能級可以容納自旋下凡的兩個電子;而施主能級只能或者被一個任意自旋方向的電子占據(jù),或者不接受電子(空的)這兩種情況中的一種,即施主能級不允許同時被自旋方向相反的兩個電子所占據(jù).所以不能用費米分布函數(shù)表示電子占據(jù)雜質(zhì)能級的幾率.分析雜質(zhì)半導(dǎo)體摻雜濃度和溫度對載流子濃度和費米能級的影響.摻有某種雜質(zhì)的半導(dǎo)體的載流子濃度和費米能級由溫度和雜質(zhì)濃度所決定.對于雜質(zhì)濃度一定的半導(dǎo)體,隨著溫度的升高,載流子則是從以雜質(zhì)電離為主要來源過渡到以本征激發(fā)為主要來源的過程,相應(yīng)地,費米能級則從位于雜質(zhì)能級附近逐漸移近禁帶中線處.譬如n型半導(dǎo)體,在低溫弱電離區(qū)時,導(dǎo)帶中的電子是從施主雜質(zhì)電離產(chǎn)生的;隨著溫度升高,導(dǎo)帶中的電子濃度也增加,而費米能級則從施主能級以上往下降到施主能級以下;當(dāng)下降到以下若干時,施主雜質(zhì)全部電離,導(dǎo)帶中的電子濃度等于施主濃度,處于飽和區(qū);再升高溫度,雜質(zhì)電離已經(jīng)不能增加電子數(shù),但本征激發(fā)產(chǎn)生的電子迅速增加著,半導(dǎo)體進入過渡區(qū),這是導(dǎo)帶中的電子由數(shù)量級相近的本征激發(fā)部分和雜質(zhì)電離部分組成,而費米能級則繼續(xù)下降;當(dāng)溫度再升高時,本征激發(fā)成為載流子的主要來源,載流子濃度急劇上升,而費米能級下降到禁帶中線處這時就是典型的本征激發(fā).對于p型半導(dǎo)體,作相似的討論,在受主濃度一定時,隨著溫度升高,費米能級從在受主能級以下逐漸上升到禁帶中線處,而載流子則從以受主電離為主要來源轉(zhuǎn)化到以本征激發(fā)為主要來源.當(dāng)溫度一定時,費米能級的位置由雜質(zhì)濃度所決定,例如n型半導(dǎo)體,隨著施主濃度的增加,費米能級從禁帶中線逐漸移向?qū)У追较?對于p型半導(dǎo)體,隨著受主濃度的增加費米能級從禁帶中線逐漸移向價帶頂附近.這說明,在雜質(zhì)半導(dǎo)體中,費米能級的位置不但反映了半導(dǎo)體導(dǎo)電類型,而且還反映了半導(dǎo)體的摻雜水平.對于n型半導(dǎo)體,費米能級位于禁帶中線以上,越大,費米能級位置越高.對于p型半導(dǎo)體,費米能級位于中線以下,越大,費米能級位置越低.◆課程難點: 根據(jù)電中性方程導(dǎo)出各個溫度區(qū)間的費米能級和載流子濃度表達式.雜質(zhì)電離程度與溫度,摻雜濃度及雜質(zhì)電離能有關(guān),溫度高,電離能小,有利于雜質(zhì)電離.但雜質(zhì)濃度過高,則雜質(zhì)不能充分電離.通常所說的室溫下雜質(zhì)全部電離,實際上忽略了雜質(zhì)濃度的限制.◆基本概念: 多數(shù)載流子和少數(shù)載流子(多子和少子):半導(dǎo)體中載流子為電子和空穴,n型半導(dǎo)體以電子導(dǎo)電為主,電子濃度遠大于空穴濃度,故稱電子為n型半導(dǎo)體的多數(shù)載流子,簡稱多子,空穴為n型半導(dǎo)體的少數(shù)載流子,簡稱少子;對于p型半導(dǎo)體,空穴為多子,電子為少子.平衡少子濃度正比于本征載流子濃度的平方,對于n型半導(dǎo)體,由可得少子濃度,它強烈的依賴于溫度的變化.◆基本要求: 能夠?qū)懗鲋粨诫s一種雜質(zhì)的半導(dǎo)體的一般性電中性方程,若只有施主雜質(zhì)時,為,若只有受主雜質(zhì)時為本征激發(fā)可以忽略的情況下,例如室溫區(qū),電中性條件為;當(dāng)溫度較高,雜質(zhì)全部電離,本征激發(fā)不能忽略時,電中性條件為,在這種情況下,應(yīng)和聯(lián)立,方可解出和.能夠較熟練地計算室溫下地載流子濃度和費米能級(n型和p型)在摻雜濃度一定地情況下,能夠解釋多子濃度隨溫度地變化關(guān)系.§3.5 一般情況下地載流子統(tǒng)計分布 ◆本節(jié)內(nèi)容: 電中性方程的一般形式及費米能級 用解析法求解咋了濃度及費米能級 ◆課程重點: 一般情況下,半導(dǎo)體既含有施主雜質(zhì),又含有受主雜質(zhì),在熱平衡狀態(tài)下,電中性方程為,此式的意義是:同時含有一種施主雜質(zhì)和一種受主雜質(zhì)情況下,半導(dǎo)體單位體積內(nèi)的負電荷數(shù)(導(dǎo)帶電子濃度與電離受主濃度之和)等于單位體內(nèi)的正電荷數(shù)(價帶空穴濃度與電離施主濃度之和).施主濃度大于受主濃度情況下,分析載流子濃度和費米能級與溫度的關(guān)系.◆課程難點: 在不同的溫度區(qū)間分析載流子密度和費米能級與溫度的關(guān)系溫度區(qū)間的劃分不是我們傳統(tǒng)意義的以溫度的數(shù)值范圍來劃分,而是通過相關(guān)參量的比較,把要討論的整個溫度范圍劃分為極低溫區(qū),低溫區(qū)……本征激發(fā)區(qū).注意兩個電中性方程的適用條件:雜質(zhì)全部電離,本征激發(fā)可以忽略,即時,電中性方程為,(原始方程為).雜質(zhì)全部電離,本征激發(fā)不能忽略即摻雜濃度與的數(shù)值相近,或由于溫度升高使數(shù)值增大而導(dǎo)致與相近時,電中性方程為(原始方程為,式中,).使用上述兩個電中性方程時,關(guān)鍵要判斷是否要考慮本征激發(fā)對電中性方程的影響.◆基本要求:掌握半導(dǎo)體同時含有施主雜質(zhì)和受主雜質(zhì)情況下電中性方程的一般表達式,能較熟練地分析和計算半導(dǎo)體的載流子濃度和費米能級.§3.6 簡并半導(dǎo)體 Degenerate Semiconductor ◆本節(jié)內(nèi)容: 1 簡并半導(dǎo)體的載流子濃度 1.1導(dǎo)帶電子濃度 1.2 價帶空穴濃度 2 簡并化條件 2.1 簡并化條件

2.2 界簡并情況下的雜質(zhì)濃度 2.3 簡并化溫度范圍

簡并半導(dǎo)體雜質(zhì)不能充分電離 雜質(zhì)帶導(dǎo)電 ◆課程重點: 簡并半導(dǎo)體的載流子濃度:對于n型半導(dǎo)體,施主濃度很高,使費米能級接近或進入導(dǎo)帶時,導(dǎo)帶底附近底量子態(tài)基本上已被電子占據(jù),導(dǎo)帶中底電子書目很多,的條件不能成立,必須考慮泡利不相容原理的作用.這時,不能再用玻耳茲曼分布函數(shù),必須用費米分布函數(shù)來分析導(dǎo)帶中電子的分布問題.這種情況稱為載流子的簡并化.發(fā)生載流子簡并化的半導(dǎo)體稱為基本半導(dǎo)體,對于p型半導(dǎo)體,其費米能級接近價帶頂或進入價帶,也必須用費米分布函數(shù)來分析價帶中空穴的分布問題.簡并時的雜質(zhì)濃度:對n型半導(dǎo)體,半導(dǎo)體發(fā)生簡并時,摻雜濃度接近或大于導(dǎo)帶底有效狀態(tài)密度;對于雜質(zhì)電離能小的雜質(zhì),則雜質(zhì)濃度較小時就會發(fā)生簡并.對于p型半導(dǎo)體,發(fā)生簡并的受主濃度接近或大于價帶頂有效狀態(tài)密度,如果受主電離能較小,受主濃度較小時就會發(fā)生簡并.對于不同種類的半導(dǎo)體,因?qū)У子行顟B(tài)密度和價帶頂有效密度各不相同.一般規(guī)律是有效狀態(tài)密度小的材料,其發(fā)生簡并的雜質(zhì)濃度較小.◆課程難點:半導(dǎo)體發(fā)生簡并對應(yīng)一個溫度范圍:用圖解的方法可以求出半導(dǎo)體發(fā)生簡并時,對應(yīng)一個溫度范圍.這個溫度范圍的大小與發(fā)生簡并時的雜質(zhì)濃度及雜質(zhì)電離能有關(guān):電離能一定時,雜質(zhì)濃度越大,發(fā)生簡并的溫度范圍越大;發(fā)生簡并的雜質(zhì)濃度一定時,雜質(zhì)電離能越小,簡并溫度范圍越大.◆基本概念: 簡并半導(dǎo)體中雜質(zhì)不能充分電離:通過分析計算,室溫下,n型硅摻磷,發(fā)生簡并的磷雜質(zhì)濃度,經(jīng)計算,電離施主濃度,因此硅中只有8.4%的雜質(zhì)是電離的,故導(dǎo)帶電子濃度.盡管只有8.4%的雜質(zhì)電離,但摻雜濃度較大,所以電子濃度還是較大.簡并半導(dǎo)體中雜質(zhì)不能充分電離的原因:簡并半導(dǎo)體電子濃度較高,費米能級較低摻雜時,遠在施主能級之上,使雜質(zhì)電離程度降低(參閱§3.4 雜質(zhì)能級上的電子和空穴)雜質(zhì)帶導(dǎo)電:在非簡并半導(dǎo)體中,雜質(zhì)濃度不算很大,雜質(zhì)原子間距離比較遠,它們間的相互作用可以忽略.被雜質(zhì)原子束縛的電子在原子之間沒有共有化運動,因此在禁帶中形成孤立的雜質(zhì)能級.但是在重摻雜的簡并半導(dǎo)體中,雜質(zhì)濃度很高,雜質(zhì)原子互相間很靠近,被雜質(zhì)原子束縛的電子的波函數(shù)顯著重疊,雜質(zhì)電子就有可能在雜質(zhì)原子之間產(chǎn)生共有化運動,從而使孤立的雜質(zhì)能級擴展為能帶,通常稱為雜質(zhì)能帶.雜質(zhì)能帶中的雜質(zhì)電子,可以通過雜質(zhì)原子之間的共有化運動參加導(dǎo)電的現(xiàn)象稱為雜質(zhì)帶導(dǎo)電.簡并化條件:簡并化條件是人們的一個約定,把與的相對位置作為區(qū)分簡并化與非簡并化的標準,一般約定: , 非簡并 , 弱簡并 , 簡并

注意:學(xué)過本節(jié)之后,在做習(xí)題時,首先要判斷題目中給出的半導(dǎo)體材料是否發(fā)生弱簡并或簡并.然后才能確定采用相應(yīng)的有關(guān)公式進行解題.◆基本要求: 對簡并化半導(dǎo)體有最基本的認識,其主要特點是摻雜濃度高,使費米能級接近或進入導(dǎo)帶或價帶.能夠分析半導(dǎo)體是否發(fā)生簡并化和計算簡并化半導(dǎo)體的載流子濃度.了解簡并化對能帶的影響及簡并半導(dǎo)體的基本應(yīng)用:簡并化半導(dǎo)體由于雜質(zhì)帶的產(chǎn)生會使禁帶寬度變小;簡并化半導(dǎo)體的基本應(yīng)用之一是用來制造隧道二極管,p-n結(jié)兩側(cè),n型材料的費米能級進入導(dǎo)帶,p型材料的費米能級進入價帶(可參閱第六章最后一節(jié)).第三章思考題與自測題: 1.半導(dǎo)體處于怎樣的狀態(tài)才能叫處于熱平衡狀態(tài) 其物理意義如何.2.什么叫統(tǒng)計分布函數(shù) 費米分布和玻耳茲曼分布的函數(shù)形式有何區(qū)別 在怎樣的條件下前者可以過渡到后者 為什么半導(dǎo)體中載流子分布可以用玻耳茲曼分布描述

3.說明費米能級的物理意義.根據(jù)費米能級位置如何計算半導(dǎo)體中電子和空穴濃度 如何理解費米能級是摻雜類型和摻雜程度的標志

4.證明,在時,對費米能級取什么樣的對稱形式

5.在半導(dǎo)體計算中,經(jīng)常應(yīng)用這個條件把電子從費米能級統(tǒng)計過渡到玻耳茲曼統(tǒng)計,試說明這種過渡的物理意義.6.寫出半導(dǎo)體的電中性方程.此方程在半導(dǎo)體中有何重要意義 7.若n型硅中摻入受主雜質(zhì),費米能級升高還是降低 若溫度升高當(dāng)本征激發(fā)起作用時,費米能級在什么位置 為什么

8.如何理解分布函數(shù)與狀態(tài)密度的乘積再對能量積分即可求得電子濃度

9.為什么硅半導(dǎo)體器件比鍺器件的工作溫度高

10.當(dāng)溫度一定時,雜質(zhì)半導(dǎo)體的費米能級主要由什么因素決定 試把強N,弱N型半導(dǎo)體與強P,弱P半導(dǎo)體的費米能級與本征半導(dǎo)體的費米能級比較.11.如果向半導(dǎo)體中重摻施主雜質(zhì),就你所知會出現(xiàn)一些什么效應(yīng)

第四章 半導(dǎo)體的導(dǎo)電性(載流子的輸運現(xiàn)象)引言: 本章主要討論載流子的運動規(guī)律(載流子的輸運現(xiàn)象),載流子在電場中的漂移運動,遷移率,電導(dǎo)率,散射機構(gòu)及強電場效應(yīng).§4.1 載流子的漂移運動,遷移率 ◆本節(jié)內(nèi)容: 1 半導(dǎo)體中載流子的運動形式 1.1 無規(guī)則運動(熱運動)1.2 有規(guī)則運動(定向運動)2 載流子的漂移運動 2.1 歐姆定律的微分形式 2.2 載流子的遷移率 半導(dǎo)體中的電位差引起能帶傾斜 ◆課程重點: 在半導(dǎo)體中,常遇到電流分布不均勻的情況,即流過不同截面的電流強度不相等.所以,通常用電流密度來描述半導(dǎo)體中的的電流.電流密度是指通過垂直于電流方向的單位面積的電流,根據(jù)熟知的歐姆定律可以得到電流密度.它把通過半導(dǎo)體中某一點的電流密度和該處的電導(dǎo)率及電場強度直接聯(lián)系起來,稱為歐姆定律的微分形式.漂移速度和遷移率:有外加電壓時,導(dǎo)體內(nèi)部的自由電子受到電場力的作用,沿著電場的反方向作定向運動構(gòu)成電流.電子在電場力的作用下的這種運動稱為漂移運動,定向運動的速度稱為漂移速度.遷移率為單位場強下電子的平均漂移速度.因為電子帶負電,所以電子的平均漂移速度的方向一般應(yīng)和電場強度方向相反,但習(xí)慣上遷移率只取正值.◆課程難點:無 ◆基本概念: 半導(dǎo)體中的電流是電子電流和空穴電流的總和:一塊均勻半導(dǎo)體,兩端加以電壓,在半導(dǎo)體內(nèi)部就形成電場.因為電子帶負電,空穴帶正電,所以兩者漂移運動的方向不同,電子反電場方向漂移,空穴沿電場方向漂移.但是,形成的電流都是沿著電場方向.因而,半導(dǎo)體中的導(dǎo)電作用應(yīng)該是電子導(dǎo)電和空穴導(dǎo)電的總和.電子遷移率比空穴遷移率大:遷移率數(shù)值大小可表示載流子在電場作用下運動的難易程度,導(dǎo)電的電子是在導(dǎo)帶中,它們是脫離了共價鍵可以在半導(dǎo)體中自由運動的電子;而導(dǎo)電的空穴是在禁帶中,空穴電流實際上是代表了共價鍵上的電子在價鍵間運動時所產(chǎn)生的電流.顯然,在相同的電場作用下,兩者的平均漂移速度不會相同,而且,導(dǎo)帶電子平均漂移速度要大些,就是說,電子遷移率與空穴遷移率不相等,前者要大些.◆基本要求:正確理解并會運用如下簡單而又重要的基本公式: 一般半導(dǎo)體的總電流: 一般半導(dǎo)體的電導(dǎo)率: n型半導(dǎo)體(n>>p): p型半導(dǎo)體(p>>n): 本征半導(dǎo)體(n=p=):

§4.2 載流子的散射 ◆本節(jié)內(nèi)容: 散射對載流子運動的影響 散射結(jié)構(gòu) 2.1 電離雜質(zhì)散射 2.2 晶格振動散射 2.3 等同的能谷間散射

2.4 其它散射機構(gòu)(中性雜質(zhì)散射,位錯散射)◆課程重點: 電離雜質(zhì)散射:施主雜質(zhì)電離后是一個帶正電的離子,受主雜質(zhì)電離后是一個帶負電的離子.在電離施主或受主周圍形成一個庫侖勢場.這一庫侖勢場局部地破壞了雜質(zhì)附近地周期性勢場,它就是使載流子散射地附加勢場.當(dāng)載流子運動到電離雜質(zhì)附近時,由于庫侖勢場地作用,就使載流子運動地方向發(fā)生改變.電離施主和電離受主對電子和空穴散射,它們在散射過程中的軌跡是以施主或受主為一個焦點的雙曲線.常以散射幾率P來描述散射地強弱,它代表單位時間內(nèi)一個載流子受到散射的次數(shù).具體的分析發(fā)現(xiàn),濃度為的電離雜質(zhì)對載流子的散射幾率與溫度的關(guān)系為:.晶格散射:晶格散射主要是長縱聲學(xué)波和長縱光學(xué)波.長縱聲學(xué)波傳播時荷氣體中的聲波類似,會造成原子分布的疏密變化,產(chǎn)生體變,即疏處體積膨脹,密處壓縮,如講義圖4-10(a)所示.在一個波長中,一半處于壓縮狀態(tài),一半處于膨脹狀態(tài),這種體變表示原子間距的減小或增大.由第一章知道,禁帶寬度隨原子間距變化,疏處禁帶寬度減小,密度增大,使能帶結(jié)構(gòu)發(fā)生波形起伏.禁帶寬帶的改變反映出導(dǎo)帶底和價帶頂?shù)纳吆徒档?引起能帶極值的改變.這時,同是處于導(dǎo)帶底和價帶頂?shù)碾娮踊蚩昭?在半導(dǎo)體的不同地點,其能量就有差別.所以,縱波引起的能帶起伏,就其對載流子的作用講,如同產(chǎn)生了一個附加勢場,這一附加勢場破壞了原來勢場的嚴格周期性,就使電子從K狀態(tài)散射到K狀態(tài).長縱光學(xué)波散射主要發(fā)生在離子晶體中.在離子晶體中,每個原胞內(nèi)由正負兩個離子,它們和縱聲學(xué)波一樣,形成疏密相間的區(qū)域.由于正負離子位移相反,所以,正離子的密區(qū)和負離子的疏區(qū)相合,正離子的疏區(qū)和負離子的密區(qū)相合,從而造成在一半個波長區(qū)域內(nèi)帶正電,另一半個波長區(qū)域內(nèi)帶負電,帶正負電的區(qū)域?qū)a(chǎn)生電場,對載流子增加了一個勢場的作用,這個勢場就是引起載流子散射的附加勢場.◆課程難點:晶格散射主要是討論格波與載流子的作用.格波的能量是離子化的,其能量單元稱為聲子,當(dāng)格波能量減少一個能量子(能量單元),就稱作放出一個聲子;增加一個能量子就稱吸收一個聲子.聲子的說法不僅生動地表示出格波能量的量子化特征,而且在分析晶格與物質(zhì)作用時很方便.例如,電子在晶體中被格波散射便可以看作是電子與聲子的碰撞.◆基本概念:散射幾率:表示單位時間內(nèi)一個載流子受到輻射的次數(shù),其數(shù)值與散射機構(gòu)有關(guān).◆基本要求:熟悉電離雜質(zhì)散射幾率與電離雜質(zhì)濃度和溫度的關(guān)系,聲學(xué)波和光學(xué)波幾率與哪些因素有關(guān).§4.3 遷移率與雜質(zhì)濃度和溫度的關(guān)系 ◆本節(jié)內(nèi)容:平均自由時間和散射幾率的關(guān)系 遷移率與平均自由時間和有效質(zhì)量的關(guān)系 遷移率與雜質(zhì)濃度和溫度的關(guān)系 ◆課程重點:平均自由時間和散射幾率的關(guān)系:載流子在電場中作漂移運動時,只有在連續(xù)兩次散射之間的時間內(nèi)才作加速運動,這段時間 稱為自由時間.自由時間長短不一,若取極多次而求得其平均值則稱為載流子的平均自由時間,它與散射幾率互為倒數(shù)的關(guān)系.遷移率與平均自由時間和有效質(zhì)量的關(guān)系:通過計算外電場作用下載流子的平均漂移速度,對于有效質(zhì)量各向同性的電子和空穴,其遷移率分別為 和.對等能面為旋轉(zhuǎn)橢球的多極值半導(dǎo)體,因為沿晶體的不同方向有效質(zhì)量不同,所以遷移率與有效質(zhì)量的關(guān)系稍復(fù)雜些.例如對于硅:

稱為電導(dǎo)遷移率,其值由三個主軸方向的三個遷移率的線性組合,即, 稱為電導(dǎo)有效質(zhì)量,由下式?jīng)Q定:

遷移率與雜質(zhì)濃度和溫度的關(guān)系: 對摻雜的硅,鍺半導(dǎo)體,主要散射結(jié)構(gòu)是電離雜質(zhì)散射和聲學(xué)波散射.電離雜質(zhì)散射特點是隨溫度升高,遷移率增大,隨電離雜質(zhì)增加遷移率減小;聲學(xué)波散射特點是隨溫度升高遷移率下降.同時存在這兩種散射機構(gòu)時,就要考慮它們的共同作用對遷移率的影響.當(dāng)摻雜濃度較低時,可以忽略電離雜質(zhì)的影響.遷移率主要受晶格散射影響,即隨溫度升高遷移率下降;當(dāng)摻雜濃度較高時,低溫時晶格振動較弱,晶格振動散射比電離雜質(zhì)散射作用弱,主要是電離雜質(zhì)散射,所以隨溫度升高遷移率緩慢增大;當(dāng)溫度較高時,隨溫度升高,晶格振動加劇,晶格散射作用,所以高溫時遷移率隨溫度升高而降低.◆課程難點:平均自由時間是統(tǒng)計平均值.遷移率與雜質(zhì)濃度和溫度的關(guān)系比較復(fù)雜,對硅,鍺等原子半導(dǎo)體主要是電離雜質(zhì)散射和晶格散射,抓住主要矛盾可對實驗結(jié)果作出較好的解釋(可參考課程重點中的第三條及講義圖4-13的解釋).◆基本概念: 單位電場作用下載流子獲得的平均漂移速度叫做漂移遷移率.在分析硅的六個能谷中的電子對電流的貢獻時,又引入了電導(dǎo)遷移率,實質(zhì)上它是漂移遷移率的線性組合,因此,電導(dǎo)遷移率仍具有漂移遷移率的意義.漂移遷移率可通過實驗來測量.對于補償材料,在雜質(zhì)完全電離情況下,載流子濃度決定于兩種雜質(zhì)濃度之差,但遷移率決定于兩種雜質(zhì)濃度的總和.如果材料中摻有多種施主雜質(zhì)和受主雜質(zhì),則遷移率決定于所有電離雜質(zhì)濃度之和.總遷移率的倒數(shù)等于各散射機構(gòu)遷移率的倒數(shù)之和.◆ 基本要求:掌握遷移率與雜質(zhì)濃度和溫度的關(guān)系;能正確地從講義圖4-13和圖4-14查出遷移率.注意:上兩圖中雜質(zhì)為材料所含各種雜質(zhì)之和.對于摻雜濃度低于的材料,其室溫時的遷移率可近似用本征材料(較純材料)的遷移率表.能夠熟練地計算不同導(dǎo)電類型材料的電導(dǎo)率.§4.4 電阻率及其與雜質(zhì)濃度的關(guān)系 ◆本節(jié)內(nèi)容: 電阻率與雜質(zhì)濃度的關(guān)系 電阻率與溫度的關(guān)系 ◆課程重點: 1.電阻率決定于載流子的濃度和遷移率,基本表示式如下: 當(dāng)半導(dǎo)體中電子濃度遠大于空穴濃度時, n型半導(dǎo)體,電子濃度遠大于空穴濃度時, p型半導(dǎo)體,電子濃度遠小于空穴濃度時, 本征半導(dǎo)體,電子濃度等于空穴濃度時, 2.電阻率與雜質(zhì)濃度的關(guān)系.3.輕摻雜時(例如雜質(zhì)濃度小于),室溫下雜質(zhì)全部電離,載流子濃度近似等于雜質(zhì)濃度,而遷移率隨雜質(zhì)濃度地變化不大,與載流子濃度(即雜質(zhì)濃度)的變化相比較,可以認為遷移率幾乎為常數(shù),所以隨雜質(zhì)濃度升高電阻率下降,若對電阻率表達式取對數(shù),則電阻率和雜質(zhì)濃度的關(guān)系是線性的.摻雜濃度較高時(雜質(zhì)濃度大于),由于室溫下雜質(zhì)不能全部電離,簡并半導(dǎo)體中電離程度下降更多,使載流子濃度小于雜質(zhì)濃度;又由于雜質(zhì)濃度較高時遷移率下降較大.這兩個原因使電阻率隨雜質(zhì)濃度的升高而下降.本征半導(dǎo)體和雜質(zhì)半導(dǎo)體的電阻率隨溫度的變化關(guān)系有很大不同:對純半導(dǎo)體材料,電阻率主要是由本征載流子濃度決定.隨溫度上升而急劇增加,室溫附近,溫度每增加,硅的本征載流子濃度就增加一倍,因為遷移率只稍有下降,所以電阻率將相應(yīng)的降低一半左右;對鍺來說,溫度每增加,本征載流子濃度增加一倍,電阻率降低一半.本征半導(dǎo)體電阻率隨溫度增加而單調(diào)地下降,這是本征半導(dǎo)體區(qū)別于金屬的一個重要特征.對雜質(zhì)半導(dǎo)體由雜質(zhì)電離和本征激發(fā)兩個因素存在,又有電離雜質(zhì)散射和晶格散射兩種散射機構(gòu)的存在,因而電阻率隨溫度的變化關(guān)系要復(fù)雜些.一定雜質(zhì)濃度的硅樣品的電阻率和溫度的關(guān)系曲線大致分為三個溫度區(qū)段: 低溫區(qū)段溫度很低,本征激發(fā)可忽略,載流子主要由雜質(zhì)電離提供,它隨溫度升高而增加;散射主要由雜質(zhì)電離決定,遷移率也隨溫度升高而增大,所以,電阻率隨溫度升高而下降.電離飽和區(qū)段,溫度繼續(xù)升高(包括室溫),雜質(zhì)已全部電離,本征激發(fā)還不十分顯著,載流子基本上不隨溫度變化,晶格振動散射上升為主要矛盾,遷移率隨溫度升高而降低,所以,電阻率隨溫度升高而增大.本征激發(fā)區(qū)段,溫度繼續(xù)升高,本征激發(fā)很快增加,大量本征載流子的產(chǎn)生遠遠超過遷移率的減小對電阻率的影響,這時,本征激發(fā)成為矛盾的主要方面,雜質(zhì)半導(dǎo)體的電阻率將隨溫度的升高而急劇地下降,表現(xiàn)出同本征半導(dǎo)體相似的特性.◆課程難點:電阻率與載流子濃度和遷移率有關(guān).在分析電阻率與溫度的關(guān)系時,要注意載流子濃度和遷移率都與溫度有關(guān).在考慮載流子濃度對電阻率的影響時,溫度對載流子濃度的影響可參考第三章圖3-11.◆基本概念:可以用實驗的方法測量半導(dǎo)體樣品的電阻率,對于非補償和輕補償?shù)牟牧?其電阻率可以反映出它的雜質(zhì)濃度(基本上就是載流子濃度).對于高度補償?shù)牟牧?因為載流子濃度很小,電阻率很高,并無真正說明材料很純,而是這種材料雜質(zhì)很多,遷移率很小,不能用于制造器件.◆基本要求:掌握電阻率與雜質(zhì)濃度的關(guān)系及電阻率與溫度的關(guān)系,能熟練地計算不同導(dǎo)電類型半導(dǎo)體的電阻率,并注意雜質(zhì)和溫度這兩個因素對電阻率的影響.講義圖4-15是鍺,硅,砷化鎵300K時電阻率與溫度關(guān)系的實驗曲線,適用于非補償與輕度補償?shù)牟牧?§4.5(本節(jié)不作要求)§4.6 強電場效應(yīng),熱載流子 ◆本節(jié)內(nèi)容: 歐姆定律的偏離

平均漂移速度與電場強度的關(guān)系

◆課程重點:定向解釋強電場下歐姆定律發(fā)生偏離的原因:主要可以從載流子與晶格振動散射時的能量交換過程來說明.在沒有外加電場情況下,載流子和晶格散射時,強吸收聲子或發(fā)射聲子與晶格交換動量和能量,交換的凈能量為零載流子的平均能量與晶格的相同,兩者處于熱平衡狀態(tài).有電場存在時,載流子從電場中獲得能量,隨后又以發(fā)射聲子的形式將能量傳給晶格,這時,平均的說,載流子發(fā)射的聲子數(shù)多于 吸收的聲子數(shù).到達穩(wěn)定狀態(tài)時,單位時間載流子從電場中獲得的能量同給予晶格的能量相同.但是,在強電場情況下,載流子從電場中獲得的能量很多,載流子的平均能量比熱平衡狀態(tài)時的大,因而載流子和晶格系統(tǒng)不再處于熱平衡狀態(tài).溫度是平均動能的量度,既然載流子的能量大于晶格系統(tǒng)的能量,人們便引進載流子的有效溫度來描述語晶格系統(tǒng)不處于熱平衡狀態(tài)的載流子,并稱這種狀態(tài)的載流子為熱載流子.所以,在強電場情況下,載流子溫度比晶格溫度高,載流子的平均能量比晶格的大.熱載流子與晶格散射時,由于熱載流子能量高,速度大于熱平衡狀態(tài)下的速度,由看出,在平均自由程保持不變得情況下,平均自由時間減小,因而遷移率降低.當(dāng)電場不是很強時,載流子主要和聲學(xué)波散射,遷移率有所降低.當(dāng)電場進一步增強,載流子能量高到可以和光學(xué)波聲子能量相比時,散射時可以發(fā)射光學(xué)波聲子,于是載流子獲得的能量大部分又消失,因而平均漂移速度可以達到飽和.◆課程難點: 計算平均漂移速度與電場強度的關(guān)系:電場較弱時,平均漂移速度與電場強度成線性關(guān)系,即歐姆定律成立;當(dāng)電場強度較大時,平均漂移速度按電場強度的二分之一次方增大,即開始便離歐姆定律;當(dāng)電場強度再增大,使電子能量已高到和光學(xué)聲子能量相比擬時,電子和晶格散射時便可以發(fā)射聲學(xué)光子.穩(wěn)態(tài)時,平均漂移速度與電場無關(guān),達到飽和.◆基本概念: 熱載流子:在強電場情況下,載流子從電場中獲得的能量很多,載流子的平均能量比熱平衡狀態(tài)時的大,因而載流子和晶格系統(tǒng)不再處于熱平衡狀態(tài).溫度是平均動能的量度,既然載流子的能量大于晶格系統(tǒng)的能量,人們便引進載流子的有效溫度來描述語晶格系統(tǒng)不處于熱平衡狀態(tài)的載流子,并稱這種狀態(tài)的載流子為熱載流子.所以,在強電場情況下,載流子溫度比晶格溫度高,載流子的平均能量比晶格的大.,此式任何情況下均成立,形式上看,平均漂移速度與電場強度成正比,但是遷移率與場強有關(guān).弱電場時遷移率為常數(shù),強電場時遷移率不是常數(shù),利用講義圖4-17可以求出不同場強下的遷移率.◆基本要求:能夠定性解釋強電場下歐姆定律的偏離原因.§4.7 耿氏效應(yīng),多能谷散射 ◆本節(jié)內(nèi)容: 耿氏器件伏安特性和速場特性 n-GaAs負阻效應(yīng)解釋 ◆課程重點: 耿氏效應(yīng):n型砷化鎵兩端電極上加以電壓.當(dāng)電壓高到某一值時,半導(dǎo)體電流便以很高頻率振蕩,這個效應(yīng)稱為耿氏效應(yīng).耿氏效應(yīng)與半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)有關(guān):砷化鎵導(dǎo)帶最低能谷1位于布里淵區(qū)中心,在布里淵區(qū)邊界L處還有一個能谷2,它比能谷1高出0.29ev.當(dāng)溫度不太高時,電場不太強時,導(dǎo)帶電子大部分位于能谷1.能谷1曲率大,電子有效質(zhì)量小.能谷2曲率小,電子有效質(zhì)量大().由于能谷2有效質(zhì)量大,所以能谷2的電子遷移率比能谷1的電子遷移率小,即.當(dāng)電場很弱時,電子位于能谷1,平均漂移速度為.當(dāng)電場很強時,電子從電場獲得較大能量由能谷1 躍遷到能谷2,平均漂移速度為,由于,所以在速場特性上表現(xiàn)為不同的變化速率(實際上和是速場特性的兩個斜率.即低電場時,高電場時).在遷移率由變化到的過程中經(jīng)過一個負阻區(qū).在負阻區(qū),遷移率為負值.這一特性也稱為負阻效應(yīng).其意義是隨著電場強度增大而電流密度減小.◆課程難點:耿氏器件負阻效應(yīng)解釋可參閱《半導(dǎo)體物理學(xué)》§4.7中高場疇及耿氏振蕩.◆基本概念: 盡區(qū)或耗盡層:半導(dǎo)體內(nèi)某一區(qū)域內(nèi)的載流子濃度比其他區(qū)域小很多或缺失載流子,就稱該區(qū)域的載流子耗盡了,該區(qū)域稱為耗盡區(qū)或耗盡層.例如,n型樣品的某區(qū)域電子濃度比其他區(qū)域小很多很多或缺失電子,就稱該區(qū)域為電子耗盡區(qū)或電子耗盡層.耗盡層這一概念在半導(dǎo)體物理及相關(guān)課程中出現(xiàn)頻率較高.電荷:是指半導(dǎo)體中任一點附近的電荷,可以是正電荷,也可以是負電荷;正電荷可以是空穴,也可以是電離的施主雜質(zhì),負電荷可以是電子,也可以是電離的受主雜質(zhì).空間電荷密度是半導(dǎo)體中任一點附近單位體積中的靜電荷數(shù),或任一點附近單位體積中各種正負電荷的代數(shù)和(第三章§3.5)空間電荷層或空間電荷區(qū):半導(dǎo)體中任一點附近存在空間電荷的區(qū)域稱為空間電荷層或空間電荷區(qū).◆基本要求:掌握產(chǎn)生耿氏效應(yīng)(負阻效應(yīng))的基本原理及定性描述砷化鎵能帶結(jié)構(gòu)的特點.第四章思考題與自測題

1.試從經(jīng)典物理和量子理論分別說明散射的物理意義.2.比較并區(qū)別下述物理概念:電導(dǎo)遷移率,霍耳遷移率和漂移遷移率.3.什么是聲子 它對半導(dǎo)體材料的電導(dǎo)起什么作用

4.強電場作用下,遷移率的數(shù)值與場強E有關(guān),這時歐姆定律是否仍然正確 為什么

5.半導(dǎo)體的電阻系數(shù)是正的還是負的 為什么

6.有一塊本征半導(dǎo)體樣品,試描述用以增加其電導(dǎo)率的兩個物理過程.7.如果有相同的電阻率的摻雜鍺和硅半導(dǎo)體,問哪一個材料的少子濃度高 為什么

8.光學(xué)波散射和聲學(xué)波散射的物理機構(gòu)有何區(qū)別 各在什么樣晶體中起主要作用

9.說明本征鍺和硅中載流子遷移率溫度增加如何變化

10.電導(dǎo)有效質(zhì)量和狀態(tài)密度有何區(qū)別 它們與電子的縱有效質(zhì)量和橫有效質(zhì)量的關(guān)系如何

11.對于僅含一種雜質(zhì)的鍺樣品,如果要確定載流子符號,濃度,遷移率和有效質(zhì)量,應(yīng)進行哪些測量

12.解釋多能谷散射如何影響材料的導(dǎo)電性.13.為什么要引入熱載流子概念 熱載流子和普通載流子有何區(qū)別

第五章 非平衡載流子

§5.1 非平衡載流子的注入 ◆本節(jié)內(nèi)容: 1 光注入非平衡載流子 2 電注入非平衡載流子 2.1 探針注入非平衡載流子 2.2 p-n結(jié)注入非平衡載流子 ◆課程重點: 非平衡載流子及其產(chǎn)生:處于熱平衡狀態(tài)的半導(dǎo)體,在一定溫度下,載流子濃度時一定的.這種處于熱平衡狀態(tài)下的載流子濃度,稱為平衡載流子濃度,前面各章討論的都是平衡載流子.用和分別表示平衡電子濃度和空穴濃度,在非簡并情況下,它們的乘積滿足:.本征載流子濃度只是溫度的函數(shù).在非簡并情況下,無論摻雜多少,平衡載流子濃度和必定滿足,因而它也是非簡并導(dǎo)體處于熱平衡狀態(tài)的判據(jù)式.半導(dǎo)體的熱平衡狀態(tài)是相對的,有條件的.如果對半導(dǎo)體施加外界作用,破壞了熱平衡的條件,這就迫使它處于與熱平衡狀態(tài)相偏離的狀態(tài),稱為非平衡狀態(tài).處于非平衡狀態(tài)的半導(dǎo)體,其載流子濃度也不再是和,可以比它們多出一部分.比平衡狀態(tài)多出來的這部分載流子稱為非平衡載流子,有時也稱過剩載流子.在一定溫度下,當(dāng)沒有光照時,半導(dǎo)體中電子和空穴濃度分別為和.假設(shè)是n型半導(dǎo)體,.當(dāng)用適當(dāng)波長的光照射該半導(dǎo)體時,只要光子的能量大于該半導(dǎo)體的禁帶寬度,那么光子就能把價帶電子激發(fā)到導(dǎo)帶上去,產(chǎn)生電子-空穴對,使導(dǎo)帶比平衡時多出一部分電子,價帶比平衡時多出一部分空穴.和就是非平衡載流子濃度.這時把非平衡電子稱為非平衡多數(shù)載流子,而把非平衡空穴稱為非平衡少數(shù)載流子.對p型材料則相反.用光照使得半導(dǎo)體內(nèi)部產(chǎn)生非平衡載流子的方法,稱為非平衡載流子的光注入.光注入時.產(chǎn)生非平衡載流子的方法除光注入外,還可以用其他方法產(chǎn)生非平衡載流子,例如電注入或高能粒子輻照等.◆課程難點:小注入:在一般情況下,注入的非平衡載流子濃度比平衡時的多數(shù)載流子濃度小的多.對n型材料，,滿足這個條件的注入稱為小注入.即使在小注入的情況下,非平衡少數(shù)載流子濃度還是可以比平衡少數(shù)載流子濃度大的多,它的影響就顯得十分重要了,而相對來說非平衡多數(shù)載流子的影響可以忽略.所以實際上往往是非平衡少數(shù)載流子起著重要作用,通常說的非平衡載流子都是指非平衡少數(shù)載流子.◆基本概念: 非平衡狀態(tài):當(dāng)半導(dǎo)體受外界(光或電的)作用,熱平衡狀態(tài)被破壞,載流子濃度偏離熱平衡載流子濃度.這種情況稱為非平衡狀態(tài).要使光產(chǎn)生非平衡載流子,要求光子的能量大于或者等于半導(dǎo)體的禁帶寬度.光產(chǎn)生非平衡載流子的特點是產(chǎn)生電子-空穴對,價帶電子受光激發(fā)躍遷到導(dǎo)帶,在價帶留下空穴,因此產(chǎn)生的非平衡電子濃度等于價帶非平衡空穴濃度,即.光注入產(chǎn)生非平衡載流子,導(dǎo)致半導(dǎo)體電導(dǎo)率增加,即引起附加電導(dǎo)率(有的參考書稱為光電導(dǎo)率):.◆基本要求:熟悉以下要點:光注入條件:光子能量大于或等于半導(dǎo)體的禁帶寬度.光注入產(chǎn)生非平衡載流子的特點,;光注入使半導(dǎo)體產(chǎn)生附加電導(dǎo)率,同理:其它注入方式也產(chǎn)生附加電導(dǎo)率.光注入非平衡載流子的現(xiàn)象可通過實驗來觀測.§5.2 非平衡載流子的復(fù)合和壽命 ◆本節(jié)內(nèi)容: 凈復(fù)合率

非平衡載流子的衰減規(guī)律 非平衡載流子的壽命(少子壽命)◆課程重點: 非平衡載流子復(fù)合:以光注入為例,光照時,價帶電子被光激發(fā)到導(dǎo)帶,產(chǎn)生電子-空穴對.光照停止后,注入的非平衡載流子并不能一直存在下去,也就是原來激發(fā)到導(dǎo)帶的電子又回到價帶,電子和空穴又成對的消失了,使半導(dǎo)體由非平衡態(tài)恢復(fù)到平衡態(tài).非平衡載流子逐漸消失這一過程稱為非平衡載流子的復(fù)合.單位時間單位體積內(nèi)凈復(fù)合消失的電子-空穴對數(shù)稱為非平衡載流子的凈復(fù)合率.類似有:單位時間單位體積內(nèi)復(fù)合消失的電子-空穴對數(shù)稱為非平衡載流子的復(fù)合率;單位時間單位體積內(nèi)產(chǎn)生的電子-空穴對數(shù)稱為非平衡載流子的產(chǎn)生率.載流子的產(chǎn)生和復(fù)合在任何情況下都是存在的.在熱平衡狀態(tài)下也存在著產(chǎn)生與復(fù)合兩個過程,只不過這個狀態(tài)下載流子產(chǎn)生的原因是溫度,相應(yīng)的,描述這種產(chǎn)生過程用熱產(chǎn)生率,即單位時間單位體積內(nèi)熱產(chǎn)生的電子-空穴對數(shù)稱為熱產(chǎn)生率,當(dāng)熱產(chǎn)生率等于復(fù)合率時,半導(dǎo)體就達到熱平衡狀態(tài).如果復(fù)合率大于熱產(chǎn)生率就存在凈復(fù)合率.凈復(fù)合率的數(shù)值等于復(fù)合率與熱產(chǎn)生率之差(可參考顧祖毅《半導(dǎo)體物理學(xué)》第五章).可以證明凈復(fù)合率為,這里為t時刻的非平衡載流子濃度,為非平衡載流子壽命.非平衡載流子壽命(少數(shù)載流子壽命,少子壽命,壽命):可以通過實驗,觀察光照停止后,非平衡載流子濃度隨時間變化的規(guī)律.實驗表明,光照停止后隨時間按指數(shù)規(guī)律減少.這說明非平衡載流子并不是立刻全部消失,而是有一個過程即它們在導(dǎo)帶和價帶中有一定的生存時間,有的長些,有的短些.非平衡載流子的平均生存時間稱為非平衡載流子的壽命,用表示.由于相對于非平衡多數(shù)載流子,非平衡少數(shù)載流子的影響處于主導(dǎo)的,決定的地位,因而非平衡載流子的壽命常稱為少數(shù)載流子壽命.簡稱少子壽命或壽命.◆課程難點:證明凈復(fù)合率為 ◆基本概念: 復(fù)合率:單位時間單位體積內(nèi)復(fù)合消失的電子-空穴對數(shù).凈復(fù)合率:單位時間單位體積內(nèi)凈復(fù)合消失的電子-空穴對數(shù).產(chǎn)生率:單位時間單位體積內(nèi)產(chǎn)生的電子-空穴對數(shù)

熱產(chǎn)生率:由溫度引起單位時間單位體積內(nèi)熱產(chǎn)生的電子-空穴對數(shù) 非平衡載流子的壽命:非平衡載流子平均生存的時間.由于在半導(dǎo)體材料及各種半導(dǎo)體器件(包括半導(dǎo)體集成電路)中,相對于非平衡多數(shù)載流子,非平衡少數(shù)載流子起著十分重要的作用,因而非平衡載流子壽命常稱為少數(shù)載流子壽命,簡稱為少子壽命或壽命.非平衡載流子在復(fù)合過程中按指數(shù)規(guī)律衰減,壽命標志著非平衡載流子濃度減小到原值的1/e所經(jīng)歷的時間.壽命越短,衰減越快.壽命是半導(dǎo)體材料的重要參數(shù),它與材料的種類以及材料所含雜質(zhì)和缺陷的數(shù)量等因素有關(guān).◆基本要求:掌握上述基本概念.§5.3 準費米能級 ◆本節(jié)內(nèi)容: 準費米能級的引入

準費米能級與費米能級的關(guān)系 ◆課程重點: 電子準費米能級和空穴準費米能級:當(dāng)外界的影響破壞了熱平衡,使半導(dǎo)體處于非平衡狀態(tài),就不再存在統(tǒng)一的費米能級,因為前面講的費米能級和統(tǒng)計分布函數(shù)都是指的熱平衡狀態(tài).事實上,電子系統(tǒng)的熱平衡狀態(tài)使通過熱躍遷實現(xiàn)的.在一個能帶范圍內(nèi),熱躍遷十分頻繁,極短時間內(nèi)就能導(dǎo)致一個能帶內(nèi)的熱平衡.然而,電子在兩個能帶之間,例如導(dǎo)帶和價帶之間的熱躍遷就稀少得多,因為中間還隔著禁帶.當(dāng)半導(dǎo)體得平衡態(tài)遭到破壞而存在非平衡載流子時,由于上述原因,可以認為,分別就價帶和導(dǎo)帶中得電子將,它們各自基本上處于平衡態(tài),而導(dǎo)帶和價帶之間處于不平衡狀態(tài).因而費米能級和統(tǒng)計分布函數(shù)對導(dǎo)帶和價帶各自仍然是適用的,可以分別引入導(dǎo)帶費米能級和價帶費米能級,它們都是局部的費米能級,稱為“準費米能級”.導(dǎo)帶和價帶間的不平衡就表現(xiàn)在它們的準費米能級是不重合的.導(dǎo)帶的準費米能級也稱電子準費米能級,相應(yīng)地,價帶地準費米能級稱為空穴準費米能級,分別用和表示.非平衡載狀態(tài)下地載流子濃度公式與平衡載流子濃度類似,只是用準費米能級代替費米能級在平衡載流子濃度公式中地位置.參見講義式(5-9).◆課程難點:無

◆基本概念:準費米能級具有與費米能級類似地功能,即標準著載流子填充能帶地水平.在非平衡狀態(tài)狀態(tài)下,若電子濃度比平衡狀態(tài)時大,則電子準費米能級高于平衡狀態(tài)時的費米能級,同理,如果空穴濃度比平衡狀態(tài)時大,則空穴費米能級比平衡狀態(tài)時的費米能級更接近價帶頂.準費米能級偏離費米能級的大小,亦即反映了必定偏離熱平衡狀態(tài)的程度.它們偏離越大,說明不平衡情況越顯著;兩者靠得越近平衡態(tài);兩者重合時,形成統(tǒng)一的費米能級,半導(dǎo)體處于平衡態(tài).因此引進準費米能級,可以更形象地了解非平衡態(tài)地情況.注意:小注入情況下,非平衡少數(shù)載流子的準費米能級偏離費米能級的距離越大,而非平衡多數(shù)載流子的準費米能級偏離費米能級的距離越小,在畫非平衡能帶圖時應(yīng)考慮它們的差異.◆基本要求:明確下列問題:為什么要引入準費米能級 準費米能級的意義是什么 對n型半導(dǎo)體或p型半導(dǎo)體,電子準費米能級和空穴準費米能級偏離費米能級的程度有什么不同 并用能帶圖表示出來.§5.4 復(fù)合理論 ◆本節(jié)內(nèi)容: 復(fù)合機構(gòu):直接復(fù)合,間接復(fù)合,表面復(fù)合 直接復(fù)合理論與壽命 間接復(fù)合理論與壽命 ◆課程重點: 直接復(fù)合:半導(dǎo)體中的自由電子和空穴在運動中會有一定幾率直接相遇而復(fù)合,使一對電子和空穴同時消失.從能帶角度講,就是導(dǎo)帶中的電子直接落入價帶和空穴復(fù)合.同時,還存在著上述過程的逆過程,即由于熱激發(fā)等原因,價帶中的電子也有一定幾率躍遷到價帶中去,產(chǎn)生一對電子和空穴.這種由電子在導(dǎo)帶與價帶間直接躍遷哦引起非平衡載流子的復(fù)合過程就是直接復(fù)合.直接復(fù)合壽命:小注入條件下,少子壽命.對于n型半導(dǎo)體,即,少子壽命為.這說明在小注入條件下,當(dāng)溫度和摻雜一定時,壽命是一個常數(shù).壽命與平衡多數(shù)載流子濃度成反比,或者說,半導(dǎo)體電導(dǎo)率越高,壽命就越短.大注入情況下,直接復(fù)合壽命,可見,壽命隨非平衡載流子濃度增大而減小,因而,在復(fù)合過程中,壽命不再是常數(shù).一般地說,禁帶寬帶越小,直接復(fù)合的幾率越大.所以,在銻化銦()和碲()等小禁帶寬度的半導(dǎo)體中,直接復(fù)合占優(yōu)勢.實驗發(fā)現(xiàn),砷化鎵的禁帶寬度雖然比較大一些,但直接復(fù)合機構(gòu)對壽命有著重要的影響,這和它的具體能帶結(jié)構(gòu)有關(guān).砷化鎵是直接帶隙半導(dǎo)體.然而,把直接復(fù)合理論用于鍺,硅參考,得到的壽命值比實驗結(jié)果大的多.這說明對于硅,鍺壽命還不是由直接復(fù)合過程所決定,一定有另外的復(fù)合機構(gòu)起著主要作用,決定著材料的壽命,這就是間接復(fù)合.間接復(fù)合與壽命

深能級雜質(zhì)和缺陷在禁帶中形成深能級,對非平衡載流子壽命有很大影響.實驗發(fā)現(xiàn),這樣的雜質(zhì)和缺陷越多,壽命就越短.這說明雜質(zhì)和缺陷有促進復(fù)合的作用.這些促進復(fù)合過程的雜質(zhì)和缺陷稱為復(fù)合中心.間接復(fù)合指的是非平衡載流子通過復(fù)合中心的復(fù)合.禁帶中有了復(fù)合中心能級,就好像多了一個臺階,電子-空穴的復(fù)合可分為兩步走:第一步,導(dǎo)帶電子落入復(fù)合中心能級;第二步,這個電子再落入價帶與空穴復(fù)合.復(fù)合中心恢復(fù)了原來空著的狀態(tài),又可以再去完成下一次的復(fù)合過程.顯然,一定還存在上述兩個過程的逆過程.所以,間接復(fù)合仍舊是一個統(tǒng)計性的過程.相對于復(fù)合中心而言,共有4個微觀過程: 甲:俘獲電子過程.復(fù)合中心能級從導(dǎo)帶俘獲電子,使導(dǎo)帶電子減少.乙:發(fā)射電子過程.復(fù)合中心能級上的電子被激發(fā)到導(dǎo)帶(甲的逆過程),使導(dǎo)帶電子增加.丙:俘獲空穴過程.電子由復(fù)合中心能級落入價帶與空穴復(fù)合.也可看成復(fù)合中心能級從價帶俘獲了一個空穴,使價帶空穴減少.丁:發(fā)射空穴過程.價帶電子被激發(fā)到復(fù)合中心能級上.也可以看出復(fù)合中心能級從價帶俘獲了一個空穴,使價帶空穴減少.根據(jù)上述四個過程的描述,在穩(wěn)定條件下(穩(wěn)定條件是指復(fù)合中心能級上電子數(shù)不再發(fā)生變化,既不增加也不減少),甲-乙=丙-丁,顯然,等式左端表示單位時間單位體積內(nèi)導(dǎo)帶減少的電子數(shù),等式右端表示單位時間單位體積內(nèi)價帶減少的空穴數(shù).即導(dǎo)帶每損失一個電子,同時價帶也損失一個空穴,電子和空穴通過復(fù)合中心成對地復(fù)合.因而上式正是表示電子-空穴對的凈復(fù)合率,用U表示:

用此式可以分析各種情況的間接復(fù)合壽命.表面復(fù)合及有效壽命

在此之前研究非平衡載流子的壽命時,只考慮了半導(dǎo)體內(nèi)部的復(fù)合過程.實際上,少數(shù)載流子壽命在很大程度上受半導(dǎo)體樣品的形狀和表面狀態(tài)的影響.例如,實驗發(fā)現(xiàn),經(jīng)過吹砂處理或用金剛砂粗磨的樣品,其壽命很短.而細磨后再經(jīng)適當(dāng)化學(xué)腐蝕的樣品,壽命要長的多.實驗還表明,對于同樣的表面情況,樣品越小,壽命越短.可見,半導(dǎo)體表面確實有促進復(fù)合的作用.表面復(fù)合是指在半導(dǎo)體表面發(fā)生的復(fù)合過程.表面處的雜質(zhì)和表面特有的缺陷也在禁帶形成復(fù)合中心能級,因而,就復(fù)合機構(gòu)講,表面復(fù)合仍然是間接復(fù)合.所以,間接復(fù)合理論完全可以用來處理表面復(fù)合問題.考慮了表面復(fù)合,實際測得的壽命應(yīng)是體內(nèi)復(fù)合和表面復(fù)合的綜合結(jié)果.設(shè)這兩種復(fù)合是單獨平行地發(fā)生的.用表示體內(nèi)復(fù)合壽命,則就是體內(nèi)復(fù)合幾率.若用表示表面復(fù)合壽命,則就表示表面復(fù)合幾率.那么總的復(fù)合幾率就是:

式中稱為有效壽命.◆課程難點: 在直接復(fù)合理論中用熱平衡狀態(tài)下的復(fù)合率代替非平衡狀態(tài)下的產(chǎn)生率是一種很好的近似,原因如下:在一定溫度下,價帶中的每個電子都有一定的幾率被激發(fā)到導(dǎo)帶,從而形成一對電子和空穴.如果價帶中本來就缺少一些電子,即存在一些空穴,當(dāng)然產(chǎn)生率就會相應(yīng)地減少一些.同樣,如果導(dǎo)帶中本來就有一些電子,也會使產(chǎn)生率相應(yīng)地減少一些.因為根據(jù)泡里原理,價帶中的電子不能激發(fā)到導(dǎo)帶中已被電子占據(jù)地狀態(tài)上去.但是,在非簡并情況下,禁帶中的空穴數(shù)相對于價帶中的總狀態(tài)是極起微小的.這樣,可認為價帶基本上是滿的,而導(dǎo)帶基本上是空的,激發(fā)幾率不受載流子濃度n和p的影響.因而產(chǎn)生率在所有非簡并情況下,即熱平衡和非平衡情況下,基本上是相同的,可以寫為.間接復(fù)合理論中四個微觀過程的分析以及關(guān)于壽命的討論.◆基本概念: 電子俘獲率:單位體積單位時間被復(fù)合中心俘獲的電子數(shù) 電子產(chǎn)生率:單位體積單位時間復(fù)合中心向?qū)Оl(fā)射的電子數(shù) 空穴俘獲率:單位體積單位時間被復(fù)合中心俘獲的空穴數(shù) 空穴產(chǎn)生率:單位體積單位時間空的復(fù)合中心向價帶發(fā)射的空穴數(shù)

有效復(fù)合中心:深能級在禁帶中的位置不同,對促進非平衡載流子,復(fù)合所起的作用也不同,分析表明,復(fù)合中心能級位于禁帶中央附近時,對非平衡載流子的復(fù)合作用最大,因此,位于禁帶中央附近的深能級稱為有效復(fù)合中心.對于有效復(fù)合中心,其電子俘獲系數(shù)與空穴俘獲系數(shù)相差不大.表面復(fù)合率和表面復(fù)合速度:通常用表面復(fù)合速度來描寫復(fù)合的快慢.把單位時間內(nèi)通過單位表面積復(fù)合掉的電子-空穴對數(shù),稱為表面復(fù)合率.實驗發(fā)現(xiàn),表面復(fù)合率與表面處非平衡載流子濃度成正比,即

比例系數(shù)s表示表面復(fù)合的強弱,顯然,它具有速度的量綱,因而稱為表面復(fù)合速度.可以給它一個直觀而形象的意義:由于表面復(fù)合而失去的非平衡載流子數(shù)目,就如同表面處的非平衡載流子都以s大小的垂直速度流出了表面.◆基本要求:掌握直接復(fù)合,間接復(fù)合,表面復(fù)合機理以及各種因素對非平衡載流子壽命的影響.掌握(如上所述的)基本概念,了解金在硅中起的作用.§5.5 陷阱效應(yīng) ◆本節(jié)內(nèi)容: 陷阱效應(yīng)

陷阱的復(fù)合中心理論 陷阱效應(yīng)觀測 ◆課程重點: 陷阱,陷阱中心,陷阱效應(yīng): 陷阱效應(yīng)也是在有非平衡載流子的情況下發(fā)生的一種效應(yīng).當(dāng)半導(dǎo)體處于熱平衡狀態(tài)時,無論是施主,受主,復(fù)合中心或是任何其它的雜質(zhì)能級上,都具有一定數(shù)目的電子,它們由平衡時的費米能級及分布函數(shù)所決定.實際上能級中的電子是通過載流子的俘獲和產(chǎn)生過程與載流子之間保持著平衡的.當(dāng)半導(dǎo)體處于非平衡態(tài),出現(xiàn)非平衡載流子時,這種平衡遭到破壞,必然引起雜質(zhì)能級上電子數(shù)目的改變.如果電子增加,說明能級具有收容部分非平衡電子的作用;若是電子減少,則可以看成能級收容空穴的作用.從一般意義上講,雜質(zhì)能級的這種積累非平衡載流子的作用就稱為陷阱效應(yīng).從這個角度看,所有雜質(zhì)能級都有一定的陷阱效應(yīng).而實際上需要考慮的只是那些有顯著積累非平衡載流子作用的雜質(zhì)能級,例如,它所積累的非平衡載流子的數(shù)目可以與導(dǎo)帶和價帶中非平衡載流子數(shù)目相比擬.把有顯著陷阱效應(yīng)的雜質(zhì)能級稱為陷阱,而把相應(yīng)的雜質(zhì)和缺陷稱為陷阱中心.利用間接復(fù)合理論對陷阱性質(zhì)的討論.◆課程難點:利用間接復(fù)合理論對陷阱性質(zhì)的討論:陷阱中心與復(fù)合中心的性質(zhì)有很大不同,例如,對于有效復(fù)合中心,電子俘獲系數(shù)與空穴俘獲系數(shù)的數(shù)值相差不大,而有效陷阱中心兩者相差很大.若,陷阱俘獲電子后,很難俘獲空穴,因為被俘獲的電子往往在復(fù)合前(即落入價帶前)又被激發(fā)重新釋放回導(dǎo)帶.即落入陷阱中心的電子很難與空穴復(fù)合.這樣的陷阱就是電子陷阱.電子陷阱中的電子要和空穴復(fù)合,它必須重新激發(fā)到導(dǎo)帶,再通過有效復(fù)合中心完成和空穴的復(fù)合.若,陷阱就是空穴陷阱.◆基本概念:通過對陷阱的討論,可以得到如下幾點: 電子陷阱,;空穴陷阱, 陷阱中心非平衡載流子遠遠超過導(dǎo)帶和價帶中的非平衡載流子時才有顯著的陷阱效應(yīng).而且陷阱效應(yīng)主要是對非平衡少數(shù)載流子,而對非平衡多數(shù)載流子的陷阱作用不顯著.對電子陷阱而言,陷阱能級在費米能級之上,且越接近費米能級,陷阱效應(yīng)越顯著.◆基本要求:明晰陷阱作用;陷阱中心和復(fù)合中心的區(qū)別;能解釋存在陷阱效應(yīng)時附加光電導(dǎo)的衰減規(guī)律.§5.6 載流子的擴散運動 ◆本節(jié)內(nèi)容: 擴散流密度與擴散系數(shù) 非平衡載流子擴散方程的建立 穩(wěn)態(tài)擴散方程及其解 ◆課程重點: 擴散的概念: ① 擴散現(xiàn)象反映微觀粒子在特定條件下的運動規(guī)律.分子,原子,電子等微觀粒子均可在氣體,液體,固體中產(chǎn)生擴散運動.② 產(chǎn)生擴散運動的原因(或動力)是各種因素造成的微觀粒子的濃度梯度,微觀粒子總是由濃度高的地方向濃度低的地方擴散.③ 擴散運動與微觀粒子的熱運動密切相關(guān),使無規(guī)則運動有序化,產(chǎn)生定向運動.④ 擴散運動的快慢與微觀粒子本身的性質(zhì)及其所處的環(huán)境有關(guān),例如:電子和空穴在硅和鍺中的擴散系數(shù)各不相同.非平衡載流子的擴散與擴散密度: 對于一塊均勻均勻摻雜的半導(dǎo)體,例如n型半導(dǎo)體,電離施主帶正電,電子帶負電,由于電中性的要求,各處電荷密度為零,所以載流子分布也是均勻的,即沒有濃度差異,因而均勻材料中不會發(fā)生載流子的擴散運動.如果用適當(dāng)波長的光均勻照射這塊材料的一面,并且假定在半導(dǎo)體的表面層內(nèi),光大部分被吸收.那么在表面薄層內(nèi)將產(chǎn)生非平衡載流子,而內(nèi)部非平衡載流子卻很少,即半導(dǎo)體表面非平衡載流子濃度比內(nèi)部高,這必然會引起非平衡載流子自表面向內(nèi)部擴散.下面具體分析注入的非平衡少數(shù)載流子——空穴的擴散運動.考慮一維情況,即假定非平衡載流子的濃度只隨x變化,寫成,那么在x方向, 濃度梯度= 通常把單位時間通過單位面積(垂至于x軸)的粒子數(shù)稱為擴散流密度.實驗發(fā)現(xiàn),擴散流密度與非平衡載流子濃度梯度成正比.若用表示空穴擴散流密度,則有

比例系數(shù)稱為空穴擴散系數(shù),單位是,它反映了非平衡少數(shù)載流子擴散本領(lǐng)的大小.式中負號表示空穴自濃度高的地方向濃度低的地方擴散.上式描寫了非平衡少數(shù)載流子空穴的擴散規(guī)律,稱為擴散規(guī)律.一維穩(wěn)態(tài)擴散:一種情況是樣品足夠厚,非平衡少數(shù)載流子從光照表面開始,向樣品內(nèi)部擴散過程中也伴隨著復(fù)合,使非平衡少數(shù)載流子濃度按指數(shù)規(guī)律衰減.第二種情況是樣品很薄,非平衡少數(shù)載流子來不及復(fù)合就擴散到另一表面,并在此表面突然降為零.在這種情況下,非平衡少數(shù)載流子在擴散方向上是線性分布.◆課程難點: 非平衡少數(shù)載流子一維非穩(wěn)態(tài)擴散方程的建立,其基本思路:取一個很小的體積元,計算單位時間內(nèi)該體積元內(nèi)非平衡少數(shù)載流子的變化量可以導(dǎo)出所要求的非穩(wěn)態(tài)擴散方程.在考慮非平衡少數(shù)載流子的變化量時,有四個因素: 因擴散,在單位時間內(nèi)流入體積元的非平衡少數(shù)載流子,對于n型樣品就是空穴,下同).因光照,在單位時間內(nèi)體積元中產(chǎn)生的非平衡少數(shù)載流子 因擴散,在單位時間內(nèi)流出體積元的非平衡少數(shù)載流子

因復(fù)合,在單位時間內(nèi)體積元中消失掉的非平衡少數(shù)載流子.顯然,上述四條中,前兩條會使體積元中非平衡少數(shù)載流子的數(shù)量增加,而后兩條會使體積元中非平衡少數(shù)載流子的數(shù)量減少.所以前兩條之和減去后兩條之和再除以體積元的體積,就得到單位時間.單位體積中非平衡載流子的改變量,由此可導(dǎo)出一維非穩(wěn)態(tài)擴散方程,以n型樣品中的空穴為例,所求方程可表示為:

式中G為產(chǎn)生率,為體積元在擴散方向的線度.方程中右端四項分別對應(yīng)上述引起空穴改變量時四個因素.如果很小,以致可以取極限,經(jīng)過數(shù)字處理,上式可寫作:

該方程的意義,方程右端: 表示由于擴散,單位時間單位體積中積累的空穴數(shù), 表示由于復(fù)合,單位時間單位體積中消失的空穴數(shù), 表示由于光照,單位時間單位體積中產(chǎn)生的空穴數(shù), 方程左端則表示了單位時間單位體積中凈增加的空穴數(shù).◆基本概念

擴散,擴散流密度,擴散定律,擴散長度,擴散速度,擴散電流密度,探針注入比平面注入擴散效率高.◆基本要求: 明晰基本概念;擴散方程是研究半導(dǎo)體非平衡載流子運動規(guī)律的重要方程,因此要掌握擴散方程及其應(yīng)用;掌握擴散電流密度的計算方法.§5.7 載流子的漂移運動,愛因斯坦關(guān)系 ◆本節(jié)內(nèi)容: 載流子的擴散與漂移 愛因斯坦關(guān)系

◆課程重點:愛因斯坦關(guān)系:通過對非平衡載流子的漂移運動和擴散運動的討論,明顯地看到,遷移率是反映載流子在電場作用下運動難易程度的物理量,而擴散系數(shù)反映存在濃度梯度時載流子運動的難易程度.愛因斯坦從理論上找到了擴散系數(shù)和遷移率之間的定量關(guān)系,即.◆課程難點:無

◆基本概念:愛因斯坦關(guān)系表面了非簡并條件下載流子遷移率和擴散消失之間的關(guān)系.雖然愛因斯坦關(guān)系式是針對平衡載流子推導(dǎo)出來的,但實驗證明,這個關(guān)系可直接用于非平衡載流子.這說明剛激發(fā)的載流子雖然具有平衡載流子不同的速度和能量,但由于晶格的作用,在比壽命短的多的時間內(nèi)就取得了與溫度相適應(yīng)的速度分布,因此在復(fù)合前絕大部分時間中已和平衡載流子沒有什么區(qū)別.◆基本要求:能導(dǎo)出愛因斯坦關(guān)系式并熟練應(yīng)用.§5.8 連續(xù)性方程及其應(yīng)用 ◆本節(jié)內(nèi)容: 連續(xù)性方程 連續(xù)性方程的應(yīng)用 ◆課程重點: 連續(xù)性方程是非平衡少數(shù)載流子同時存在擴散運動和漂移運動時所遵守的運動方程.一般情況下,非平衡載流子濃度不僅是位置x的函數(shù),而且也隨時間變化,以空穴為例,連續(xù)性方程的一般表達式為: 式中各項的意義,右端: 第一項為由于擴散運動,單位時間單位體積中積累的空穴數(shù) 第二,三項為由于漂移運動,單位時間單位體積中積累的空穴數(shù) 第四項為由于存在復(fù)合過程單位時間單位體積中復(fù)合消失的空穴數(shù) 第五項為由于某種因素單位時間單位體積中產(chǎn)生的空穴數(shù)(產(chǎn)生率)左端則為單位時間單位體積中空穴的改變量或者說單位體積中空穴隨時間的變化率.連續(xù)性方程的應(yīng)用:前面給出的連續(xù)性方式為一般表達式,在不同的條件下,具有不同的晶體形式,例如半導(dǎo)體中電場是均勻的,則含有電場偏導(dǎo)數(shù)的項應(yīng)為零.因此,要根據(jù)具體情況,正確應(yīng)用連續(xù)性方程.◆課程難點:少數(shù)載流子脈沖在電場下的漂移運動,通過解連續(xù)性方程并用來指導(dǎo)實驗,可以測量載流子的遷移率.◆基本概念:牽引長度:載流子在電場作用下,在壽命時間內(nèi)漂移的距離.要注意牽引長度與擴散長度的不同之處.◆基本要求:掌握基本概念,能較熟練地應(yīng)用連續(xù)性方程解決具體問題.第五章思考題與自測題

1.區(qū)別半導(dǎo)體平衡狀態(tài)和非平衡狀態(tài)有何不同 什么叫非平衡載流子 什么叫非平衡載流子的穩(wěn)定分布

2.摻雜,改變溫度和光照激發(fā)均能改變半導(dǎo)體的電導(dǎo)率,它們之間有何區(qū)別 試從物理模型上予以說明.3.在平衡情況下,載流子有沒有復(fù)合這種運動形式 為什么著重討論非平衡載流子的復(fù)合運動

4.為什么不能用費米能級作為非平衡載流子濃度的標準而要引入準費米能級 費米能級和準費米能級有何區(qū)別

5.在穩(wěn)定不變的光照下,半導(dǎo)體中電子和空穴濃度也是保持恒定不變的,但為什么說半導(dǎo)體處于非平衡狀態(tài)

6.說明直接復(fù)合,間接復(fù)合的物理意義.7.區(qū)別:復(fù)合效應(yīng)和陷阱效應(yīng),復(fù)合中心和陷阱中心,俘獲和復(fù)合,俘獲截面和俘獲幾率.第六章 p–n結(jié)

§6.1 p–n結(jié)及其能帶圖 ◆本節(jié)內(nèi)容: 空間電荷區(qū)平衡p–n結(jié)地能帶圖 接觸電勢差 p–n結(jié)內(nèi)載流子分布

◆課程重點:平衡p–n結(jié)的能帶圖:p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體形成p–n結(jié),p區(qū)能帶相對n區(qū)能帶上移,而n區(qū)能帶相對p區(qū)下移,直至費米能級處處相等時,能帶才停止相對位移.能帶相對位移的原因是p–n結(jié)空間電荷區(qū)中存在內(nèi)建電場.內(nèi)建電場地方向由n區(qū)指向p區(qū),即n區(qū)電勢高,p區(qū)電勢低.因此p區(qū)電子的電勢能比n區(qū)高,所以p區(qū)能帶高于n區(qū)能帶.◆課程難點:平衡p–n結(jié)中載流子的分布:在p–n結(jié)形成過程中,n區(qū)的電子向p區(qū)擴散,p區(qū)的空穴向n區(qū)擴散,并伴隨著產(chǎn)生內(nèi)建電場,當(dāng)p–n結(jié)達到平衡時,即費米能級處處相等時,在勢壘區(qū),電子和空穴形成一定的分布,它們都比n區(qū)和p區(qū)的多數(shù)載流子濃度小的多,好像已經(jīng)耗盡了,所以通常也稱勢壘區(qū)為耗盡層,即認為其中的載流子濃度很小,可以忽略,空間電荷密度就等于電離雜質(zhì)濃度.◆基本概念: 空間電荷區(qū)和平衡p–n結(jié): 當(dāng)n型半導(dǎo)體和p型半導(dǎo)體結(jié)合形成p–n結(jié)時,由于它們之間雜著載流子濃度梯度導(dǎo)致了空穴從p區(qū)到n區(qū),電子從n區(qū)到p區(qū)的擴散運動.對于p區(qū),空穴離開后,留下了不可動的帶負電荷的電離受主,這些電離受主,沒有正電荷與之保持電中性.因此,在p–n結(jié)附近p區(qū)一側(cè)出現(xiàn)了一個負電荷區(qū).同理,在p–n結(jié) 附近n區(qū)一側(cè)出現(xiàn)了由電離施主構(gòu)成的一個正電荷區(qū),通常就把雜p–n結(jié)附近的這些電離施主和電離受主所帶電荷稱為空間電荷.它們所存在的區(qū)域稱為空間電荷區(qū).空間電荷區(qū)中的這些電荷產(chǎn)生了從n區(qū)指向p區(qū),即從正電荷指向負電荷的電場,稱為內(nèi)建電場.在內(nèi)建電場作用下,載流子作漂移運動.顯然,電子和空穴的漂移運動方向與它們各自的快擴散運動方向相反.因此,內(nèi)建電場起著阻礙電子和空穴繼續(xù)擴散的作用.隨著擴散運動的進行,空間電荷逐漸增多,空間電荷區(qū)也逐漸擴展;同時內(nèi)建電場逐漸增強,載流子的漂移運動也逐漸加強.在無外加電壓的情況下,載流子的擴散和漂移最終就達到動態(tài)平衡,即從n區(qū)向p區(qū)擴散過去多少電子,同時就將有同樣的多電子在內(nèi)建電場作用下返回n區(qū).因而,電子的擴散電流和漂移電流的大小相等,方向相反或互相抵消.對于空穴,情況完全類似.因此,沒有電流流過p–n結(jié).或者說流過p–n結(jié)的凈電流為零.這時空間電荷的數(shù)量一定,空間電荷區(qū)不再繼續(xù)擴展,保持一定的寬度,其中存在一定的內(nèi)建電場.一般稱這種情況為熱平衡狀態(tài)下的p–n結(jié),簡稱為平衡p–n結(jié).勢壘區(qū):在p–n結(jié)的空間電荷區(qū)中能帶發(fā)生彎曲,這是空間電荷區(qū)中電勢能變化的結(jié)果.因能帶彎曲,電子從勢能低的n區(qū)向勢能高的p區(qū)運動時,必須克服這一勢能“高坡”,才能到達p區(qū);同理,空穴也必須克服這一勢能“高坡”,才能從p區(qū)到達n區(qū),這一勢能“高坡”通常稱為p–n結(jié)的勢壘,故空間電荷區(qū)也叫勢壘區(qū).◆基本要求:理解p–n結(jié)的形成原因,能夠證明平衡p–n結(jié)中費米能級處處相等,能畫出平衡p–n結(jié)載流子的分布圖.§6.2 p–n結(jié)電流電壓特性 ◆本節(jié)內(nèi)容: 非平衡p–n結(jié)能帶圖 理解p–n結(jié)伏安特性

影響p–n結(jié)伏安特性偏離理想方程的因素 ◆課程重點: 1,非平衡p–n結(jié)的能帶圖:非平衡p–n結(jié)的能帶圖與平衡p–n結(jié)有兩點不同,一是勢壘高度由變?yōu)?二是非平衡p–n結(jié)不再具有統(tǒng)一的費米能級,即產(chǎn)生了電子準費米能級和空穴準費米能級.2,理想p–n結(jié)的伏安特性 理想p–n結(jié)條件: 小注入條件 即注入少數(shù)載流子濃度比平衡多數(shù)載流子濃度小得多;突變耗盡層條件 即外加電壓和接觸電勢差都落在耗盡層上,耗盡層中的電荷是由電離施主和電離受主的電荷組成,耗盡層外的半導(dǎo)體是電中性的.因此,注入的少數(shù)載流子在p區(qū)和n區(qū)是純擴散運動;通過耗盡層的電子和空穴電流為常量,不考慮耗盡層中載流子的產(chǎn)生及復(fù)合作用;玻耳茲曼邊界條件 即在耗盡層兩端,載流子分布滿足玻耳茲曼統(tǒng)計分布.求解理想p–n結(jié)伏安特性方程的基本思路: 根據(jù)準費米能級計算勢壘區(qū)邊界及處注入的非平衡少數(shù)載流子濃度;以邊界及處注入的非平衡少數(shù)載流子的分布;將非平衡少數(shù)載流子的濃度分布代入擴散方程,算出擴散密度后,再算出少數(shù)載流子的電流密度;將兩種載流子的擴散電流密度相加,得到理想p–n結(jié)模型的電流電壓方程式,即伏安特性方程為: 式中

理想p–n結(jié)電流電壓方程式又稱為肖克萊方程.◆課程難點:對影響p–n結(jié)電流電壓特性偏離肖克萊方程的各種因素的分析:①勢壘區(qū)產(chǎn)生的電流 p–n結(jié)處于熱平衡狀態(tài)時,勢壘區(qū)內(nèi)通過復(fù)合中心的載流子產(chǎn)生率等于復(fù)合率.當(dāng)p–n結(jié)加反向偏壓時,勢壘區(qū)內(nèi)的電場加強,所以再勢壘區(qū),由于熱激發(fā)的作用,通過復(fù)合中心產(chǎn)生的電子空穴對來不及復(fù)合就被強電場驅(qū)走了,也就是說勢壘區(qū)內(nèi)通過復(fù)合中心的載流子產(chǎn)生率大于復(fù)合率,具有凈產(chǎn)生率,從而形成另一部分反向電流,稱為勢壘區(qū)的產(chǎn)生電流.②勢壘區(qū)的復(fù)合電流 再正向偏壓下,從n區(qū)注入p區(qū)的電子和從p區(qū)注入n區(qū)的空穴,再勢壘區(qū)內(nèi)復(fù)合了一部分,構(gòu)成了另一股正向電流,稱為勢壘區(qū)復(fù)合電流.③大注入情況下,外加電壓的一部分降在空穴擴散區(qū),它形成的電場產(chǎn)生空穴漂移電流.所以,在空穴擴散區(qū)同時存在擴散電流和漂移電流.◆基本概念: 在正向電壓下p–n結(jié)勢壘的變化:p–n結(jié)加正向偏壓V(即p區(qū)結(jié)電源正極,n區(qū)結(jié)負極)時,因勢壘區(qū)內(nèi)載流子濃度很小,電阻很大,勢壘區(qū)外的p區(qū)和n區(qū)中產(chǎn)生了與內(nèi)建電場方向相反的電場,因而減弱了勢壘區(qū)中的電場強度,這就表明空間電荷相應(yīng)的減少.故勢壘區(qū)的寬度也減小,同時勢壘高度從下降為.勢壘區(qū)電場減弱,破壞了載流子的擴散運動和漂移運動之間原有的平衡,削弱了漂移運動,使擴散流大于漂移流.所以在加正向偏壓時,產(chǎn)生了的從n區(qū)向p區(qū)以及空穴從p區(qū)向n區(qū)的凈擴散流.在反向電壓下p–n結(jié)勢壘的變化:當(dāng)p–n結(jié)加反向偏壓V時,反向偏壓在勢壘區(qū)產(chǎn)生的電場與內(nèi)建電場方向一致,勢壘區(qū)的電場增強,勢壘區(qū)也變寬,勢壘高度由增高為.勢壘區(qū)電場增強,破壞了擴散運動的漂移運動之間的原有平衡,增強了漂移運動,使漂移流大于擴散流.在反向電壓下,p–n結(jié)的電流較小并且趨于不變.◆基本要求:掌握非平衡p–n結(jié)能帶圖及其與平衡p–n結(jié)能帶圖的主要不同之處.掌握肖克萊方程.了解影響p–n結(jié)電流電壓特性方程偏離肖克萊方程的方程的原因.§6.3 p–n結(jié)電容 ◆本節(jié)內(nèi)容: p–n結(jié)電容的來源 1 壘電容 1,2 擴散電容 突變結(jié)勢壘電容

2,1突變結(jié)勢壘電場及其分布 2,2平衡突變結(jié)的勢壘寬度 2,3平衡突變結(jié)的勢壘電容

線性緩變結(jié)的接觸電勢差,勢壘寬度,勢壘電容 勢壘電容公式應(yīng)用 4,1用突變結(jié)勢壘電容測, 4,2利用線性結(jié)勢壘電容測雜質(zhì)濃度梯度和 擴散電容 ◆課程重點: 勢壘電容:當(dāng)p–n結(jié)加正向偏壓時,勢壘區(qū)的電場隨正向偏壓的增加而減弱,勢壘區(qū)的寬度變窄,空間電荷數(shù)量減少.因為空間電荷是由不能移動的雜質(zhì)離子組成的,所以空間電荷的減少是由于n區(qū)的電子和p區(qū)的空穴過來中和了勢壘區(qū)中一部分電離施主和電離受主.這就是說,在外加正向偏壓增加時,將有一部分電子和空穴“存入”勢壘區(qū).反之當(dāng)正向偏壓減小時,勢壘區(qū)的電場增強,勢壘區(qū)寬度增加,空間電荷數(shù)量增多,這就是有一部分電子和空穴從勢壘區(qū)中“取出”.對于加反向偏壓的情況,可作類似分析.總之,p–n結(jié)上外加電壓的變化,引起了電子和空穴在勢壘區(qū)的“存入”和“取出”作用,導(dǎo)致勢壘區(qū)的空間電荷數(shù)量隨外加電壓而變化,這和一個電容器的充放電作用相似.這種p–n結(jié)的電容效應(yīng)稱為勢壘電容,以表示.對于突變結(jié)為:

對于線性緩變結(jié):

◆課程難點: 擴散電容:正向偏壓時,有空穴從p區(qū)注入n區(qū),于是在勢壘區(qū)與n區(qū)邊界n區(qū)一側(cè)一個擴散長度內(nèi),便形成了非平衡空穴和電子的積累,同樣在p區(qū)也有非平衡電子和空穴的積累.當(dāng)正向偏壓增加時,由p區(qū)注入到n區(qū)的空穴增加,注入的空穴一部分擴散走了,一部分則增加了n區(qū)的空穴積累,增加了濃度梯度.所以外加電壓變化時,n區(qū)擴散區(qū)內(nèi)積累的非平衡空穴也增加與它保持電中性的電子相應(yīng)增加.同樣,p區(qū)擴散區(qū)內(nèi)積累的非平衡電子與它保持電中性的空穴也相應(yīng)增加.這種由于擴散區(qū)的電荷數(shù)量隨外加電壓的變化所產(chǎn)生的電容效應(yīng),稱為p–n結(jié)的擴散電容.用符號表示:

擴散電容隨頻率增加而減小,所以上式只適用于低頻情況.利用勢壘電容可以測量， ◆基本概念: 因為半導(dǎo)體是電中性的,所以,勢壘區(qū)內(nèi)電離的受主總數(shù)與電離的施主總數(shù)相等,即勢壘區(qū)內(nèi)單位面積上的正負電荷數(shù)相等.單邊突變結(jié)的勢壘寬度主要在輕摻雜的一邊,外加電壓變化時,勢壘區(qū)寬度的變化也主要發(fā)生在重摻雜一邊.突變結(jié)和線性結(jié)勢壘電容均可等效為平板電容器

◆基本要求:明晰p–n結(jié)電容的來源(即產(chǎn)生p–n結(jié)電容的原因),掌握基本概念,能夠計算勢壘高度,勢壘寬度,能導(dǎo)出突變結(jié)電場分布,以及用突變結(jié)勢壘電容公式,指導(dǎo)測量輕摻雜一邊的雜質(zhì)濃度和p–n結(jié)接觸電勢差.§6.4 p–n結(jié)擊穿 ◆本節(jié)內(nèi)容: 1,p–n結(jié)擊穿現(xiàn)象 研究p–n結(jié)擊穿的意義 擊穿機理 3,1 雪崩擊穿 3,2 隧道擊穿 3,3 熱電擊穿 ◆課程重點: 雪崩擊穿:在反向偏壓下,流過p–n結(jié)的反向電流,主要是由p區(qū)擴散到勢壘區(qū)中的電子電流和由n區(qū)擴散到勢壘區(qū)中的空穴電流所組成.當(dāng)反向偏壓很大時,勢壘區(qū)中的電場很強,在勢壘區(qū)內(nèi)的電子和空穴由于受到強電場的漂移作用,具有很大的動能,它們與勢壘區(qū)內(nèi)的晶格原子發(fā)生碰撞時,能把價鍵上的電子碰撞出來,成為導(dǎo)電電子,同時產(chǎn)生一個空穴.從能帶觀點來看,就是高能量的電子和空穴把滿帶中的電子激發(fā)到導(dǎo)帶,產(chǎn)生了電子–空穴對.p–n結(jié)結(jié)勢壘區(qū)中電子1碰撞出來一個電子2和一個空穴2,于是一個載流子變成了三個載流子.這三個載流子(電子和空穴)在強電場作用下,向相反的方向運動,還會繼續(xù)發(fā)生碰撞,產(chǎn)生第三代的電子–空穴對.空穴1也如此產(chǎn)生第二代,第三代的載流子,如此繼續(xù)下去,載流子就大量增加,這種繁殖載流子的方式稱為載流子的倍增效應(yīng).由于倍增效應(yīng),使勢壘區(qū)單位時間內(nèi)產(chǎn)生大量載流子,迅速增大了反向電流,從而發(fā)生p–n結(jié)擊穿.這就是雪崩擊穿的機理.雪崩擊穿除了與勢壘區(qū)中電場強度有關(guān)外,還與勢壘區(qū)的寬度有關(guān),因為載流子動能的增加,需要有一個加速過程,如果勢壘區(qū)很薄,即使電場很強,載流子在勢壘區(qū)中加速達不到產(chǎn)生雪崩倍增效應(yīng)所必須的動能,就不能hsh雪崩擊穿.熱電擊穿:當(dāng)p–n結(jié)上施加反向電壓時,流過p–n結(jié)的反向電流要引起熱損耗.反向電壓逐漸增大時,對應(yīng)于一定的反向電流所損耗的功率也增大,這將產(chǎn)生大量的熱能.如果沒有良好的散熱條件使這些熱能及時傳遞出去,則將引起結(jié)溫上升.反向飽和電流密度隨溫度按指數(shù)規(guī)律上升,其上升