第一篇：【半導(dǎo)體物理與器件】【尼曼】【課后小結(jié)與重要術(shù)語(yǔ)解釋】匯總(精)
第一章 固體晶體結(jié)構(gòu) 小結(jié)
1.硅是最普遍的半導(dǎo)體材料
2.半導(dǎo)體和其他材料的屬性很大程度上由其單晶的晶格結(jié)構(gòu)決定。晶胞是晶體中的一小塊體積，用它可以重構(gòu)出整個(gè)晶體。三種基本的晶胞是簡(jiǎn)立方、體心立方和面心立方。3.硅具有金剛石晶體結(jié)構(gòu)。原子都被由4個(gè)緊鄰原子構(gòu)成的四面體包在中間。二元半導(dǎo)體具有閃鋅礦結(jié)構(gòu)，它與金剛石晶格基本相同。
4.引用米勒系數(shù)來(lái)描述晶面。這些晶面可以用于描述半導(dǎo)體材料的表面。密勒系數(shù)也可以用來(lái)描述晶向。
5.半導(dǎo)體材料中存在缺陷，如空位、替位雜質(zhì)和填隙雜質(zhì)。少量可控的替位雜質(zhì)有益于改變半導(dǎo)體的特性。
6.給出了一些半導(dǎo)體生長(zhǎng)技術(shù)的簡(jiǎn)單描述。體生長(zhǎng)生成了基礎(chǔ)半導(dǎo)體材料，即襯底。外延生長(zhǎng)可以用來(lái)控制半導(dǎo)體的表面特性。大多數(shù)半導(dǎo)體器件是在外延層上制作的。重要術(shù)語(yǔ)解釋
1.二元半導(dǎo)體：兩元素化合物半導(dǎo)體，如GaAs。2.共價(jià)鍵：共享價(jià)電子的原子間鍵合。3.金剛石晶格：硅的院子晶體結(jié)構(gòu)，亦即每個(gè)原子有四個(gè)緊鄰原子，形成一個(gè)四面體組態(tài)。4.摻雜：為了有效地改變電學(xué)特性，往半導(dǎo)體中加入特定類型的原子的工藝。5.元素半導(dǎo)體：?jiǎn)我辉貥?gòu)成的半導(dǎo)體，比如硅、鍺。6.外延層：在襯底表面形成的一薄層單晶材料。7.離子注入：一種半導(dǎo)體摻雜工藝。8.晶格：晶體中原子的周期性排列
9.密勒系數(shù)：用以描述晶面的一組整數(shù)。10.原胞：可復(fù)制以得到整個(gè)晶格的最小單元。
11.襯底：用于更多半導(dǎo)體工藝比如外延或擴(kuò)散的基礎(chǔ)材料，半導(dǎo)體硅片或其他原材料。12.三元半導(dǎo)體：三元素化合物半導(dǎo)體，如AlGaAs。13.晶胞：可以重構(gòu)出整個(gè)晶體的一小部分晶體。
14.鉛鋅礦晶格：與金剛石晶格相同的一種晶格，但它有兩種類型的原子而非一種。
第二章 量子力學(xué)初步 小結(jié)
1.我們討論了一些量子力學(xué)的概念，這些概念可以用于描述不同勢(shì)場(chǎng)中的電子狀態(tài)。了解電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)對(duì)于研究半導(dǎo)體物理是非常重要的。
2.波粒二象性原理是量子力學(xué)的重要部分。粒子可以有波動(dòng)態(tài)，波也可以具有粒子態(tài)。3.薛定諤波動(dòng)方程式描述和判斷電子狀態(tài)的基礎(chǔ)。4.馬克思·玻恩提出了概率密度函數(shù)|fai（x）|2.5.對(duì)束縛態(tài)粒子應(yīng)用薛定諤方程得出的結(jié)論是，束縛態(tài)粒子的能量也是量子化的。6.利用單電子原子的薛定諤方程推導(dǎo)出周期表的基本結(jié)構(gòu)。重要術(shù)語(yǔ)解釋
1.德布羅意波長(zhǎng)：普朗克常數(shù)與粒子動(dòng)量的比值所得的波長(zhǎng)。
2.海森堡不確定原理：該原理指出我們無(wú)法精確確定成組的共軛變量值，從而描述粒子的狀態(tài)，如動(dòng)量和坐標(biāo)。
3.泡利不相容原理：該原理指出任意兩個(gè)電子都不會(huì)處在同一量子態(tài)。4.光子：電磁能量的粒子狀態(tài)。5.量子：熱輻射的粒子形態(tài)。
6.量子化能量：束縛態(tài)粒子所處的分立能量級(jí)。
7.量子數(shù)：描述粒子狀態(tài)的一組數(shù)，例如原子中的電子。8.量子態(tài)：可以通過(guò)量子數(shù)描述的粒子狀態(tài)。9.隧道效應(yīng)：粒子穿過(guò)薄層勢(shì)壘的量子力學(xué)現(xiàn)象。
10.波粒二象性：電磁波有時(shí)表現(xiàn)為粒子狀態(tài)，而粒子有時(shí)表現(xiàn)為波動(dòng)狀態(tài)的特性。
第三章 固體量子理論初步 小結(jié)
1.當(dāng)原子聚集在一起形成晶體時(shí)，電子的分立能量也就隨之分裂為能帶。
2.對(duì)表征單晶材料勢(shì)函數(shù)的克龍克尼-潘納模型進(jìn)行嚴(yán)格的量子力學(xué)分析和薛定諤波動(dòng)方程推導(dǎo)，從而得出 了允帶和禁帶的概念。
3.有效質(zhì)量的概念將粒子在晶體中的運(yùn)動(dòng)與外加作用力聯(lián)系起來(lái)，而且涉及到晶格對(duì)粒子運(yùn)動(dòng)的作用。
4.半導(dǎo)體中存在兩種帶點(diǎn)粒子。其中電子是具有正有效質(zhì)量的正電荷粒子，一般存在于允帶的頂部。
5.給出了硅和砷化鎵的E-k關(guān)系曲線，并討論了直接帶隙半導(dǎo)體和間接帶隙半導(dǎo)體的概念。6.允帶中的能量實(shí)際上是由許多的分立能級(jí)組成的，而每個(gè)能級(jí)都包含有限數(shù)量的量子態(tài)。單位能量的量子態(tài)密度可以根據(jù)三維無(wú)限深勢(shì)阱模型確定。7.在涉及大量的電子和空穴時(shí)，就需要研究這些粒子的統(tǒng)計(jì)特征。本章討論了費(fèi)米-狄拉克概率函數(shù)，它代表的是能量為E的量子態(tài)被電子占據(jù)的幾章。重要術(shù)語(yǔ)解釋
1.允帶：在量子力學(xué)理論中，晶體中可以容納電子的一系列能級(jí)。
2.狀態(tài)密度函數(shù)：有效量子態(tài)的密度。它是能量的函數(shù)，表示為單位體積單位能量中的量子態(tài)數(shù)量。
3.電子的有效質(zhì)量：該參數(shù)將晶體導(dǎo)帶中電子的加速度與外加的作用力聯(lián)系起來(lái)，該參數(shù)包含了晶體中的內(nèi)力。4.費(fèi)米-狄拉克概率函數(shù)：該函數(shù)描述了電子在有效能級(jí)中的分布，代表了一個(gè)允許能量狀態(tài)被電子占據(jù)的概率。5.費(fèi)米能級(jí)：用最簡(jiǎn)單的話說(shuō)，該能量在T=0K時(shí)高于所有被電子填充的狀態(tài)的能量，而低于所有空狀態(tài)能量。
6.禁帶：在量子力學(xué)理論中，晶體中不可以容納電子的一系列能級(jí)。7.空穴：與價(jià)帶頂部的空狀態(tài)相關(guān)的帶正電“粒子”。
8.空穴的有效質(zhì)量：該參數(shù)同樣將晶體價(jià)帶中空穴的加速度與外加作用力聯(lián)系起來(lái)，而且包含了晶體中的內(nèi)力。
9.k空間能帶圖：以k為坐標(biāo)的晶體能連曲線，其中k為與運(yùn)動(dòng)常量有關(guān)的動(dòng)量，該運(yùn)動(dòng)常量結(jié)合了晶體內(nèi)部的相互作用。10.克龍尼克-潘納模型：由一系列周期性階躍函數(shù)組成，是代表一維單晶晶格周期性勢(shì)函數(shù)的數(shù)學(xué)模型。
11.麥克斯韋-波爾茲曼近似：為了用簡(jiǎn)單的指數(shù)函數(shù)近似費(fèi)米-狄拉克函數(shù)，從而規(guī)定滿足費(fèi)米能級(jí)上下若干kT的約束條件。
12.泡利不相容原理：該原理指出任意兩個(gè)電子都不會(huì)處在同一量子態(tài)。
第四章平衡半導(dǎo)體 小結(jié)
1.導(dǎo)帶電子濃度是在整個(gè)導(dǎo)帶能量范圍上，對(duì)導(dǎo)帶狀態(tài)密度與費(fèi)米-狄拉克概率分布函數(shù)的乘積進(jìn)行積分得到的
2.價(jià)帶空穴濃度是在整個(gè)價(jià)帶能量范圍上，對(duì)價(jià)帶狀態(tài)密度與某狀態(tài)為空的概率【1-fF（E）】的乘積進(jìn)行積分得到的。
3.本章討論了對(duì)半導(dǎo)體滲入施主雜質(zhì)（V族元素）和受主雜質(zhì)（111族元素）形成n型和p型非本征半導(dǎo)體的概念。4.推導(dǎo)出了基本關(guān)系式ni2=n0p0。
5.引入了雜質(zhì)完全電離與電中性的概念，推導(dǎo)出了電子與空穴濃度關(guān)于摻雜濃度的函數(shù)表達(dá)式。
6.推導(dǎo)出了費(fèi)米能級(jí)位置關(guān)于摻雜濃度的表達(dá)式。
7.討論了費(fèi)米能級(jí)的應(yīng)用。在熱平衡態(tài)下，半導(dǎo)體內(nèi)的費(fèi)米能級(jí)處處相等。重要術(shù)語(yǔ)解釋
1.受主原子：為了形成p型材料而加入半導(dǎo)體內(nèi)的雜質(zhì)原子。2.載流子電荷：在半導(dǎo)體內(nèi)運(yùn)動(dòng)并形成電流的電子和（或）空穴。
3.雜質(zhì)補(bǔ)償半導(dǎo)體：同一半導(dǎo)體區(qū)域內(nèi)既含有施主雜質(zhì)又含有受主雜質(zhì)的半導(dǎo)體。4.完全電離：所有施主雜質(zhì)原子因失去電子而帶正電，所有受主雜質(zhì)原子因獲得電子而帶負(fù)電的情況。
5.簡(jiǎn)并半導(dǎo)體：電子或空穴的濃度大于有效狀態(tài)密度，費(fèi)米能級(jí)位于導(dǎo)帶中（n型）或價(jià)帶中（p型）的半導(dǎo)體。
6.施主原子：為了形成n型材料而加入半導(dǎo)體內(nèi)的雜質(zhì)原子。
7.有效狀態(tài)密度：即在導(dǎo)帶能量范圍內(nèi)對(duì)量子態(tài)密度函數(shù)gc（E）與費(fèi)米函數(shù)fF（E）的乘積進(jìn)行積分得到的參數(shù)Nc；在價(jià)帶能量范圍內(nèi)對(duì)量子態(tài)密度函數(shù)gv（E）與【1-fF（E）】的乘積進(jìn)行積分得到的參數(shù)N。
8.非本征半導(dǎo)體：進(jìn)行了定量施主或受主摻雜，從而使電子濃度或空穴濃度偏離本征載流子濃度產(chǎn)生多數(shù)載流子電子（n型）或多數(shù)載流子空穴（p型）的半導(dǎo)體。9.束縛態(tài)：低溫下半導(dǎo)體內(nèi)的施主與受主呈現(xiàn)中性的狀態(tài)。此時(shí)，半導(dǎo)體內(nèi)的電子濃度與空穴濃度非常小。
10.本征載流子濃度ni：本征半導(dǎo)體內(nèi)導(dǎo)帶電子的濃度和價(jià)帶空穴的濃度（數(shù)值相等）。11.本征費(fèi)米能級(jí)Efi：本征半導(dǎo)體內(nèi)的費(fèi)米能級(jí)位置。
12.本征半導(dǎo)體：沒(méi)有雜質(zhì)原子且晶體中無(wú)晶格缺陷的純凈半導(dǎo)體材料。
13.非簡(jiǎn)并半導(dǎo)體：參入相對(duì)少量的施主和（或）受主雜質(zhì)，使得施主和（或）受主能級(jí)分立、無(wú)相互作用的半導(dǎo)體。14.載流子輸運(yùn)現(xiàn)象 第五章 載流子運(yùn)輸現(xiàn)象 小結(jié)
1半導(dǎo)體中的兩種基本疏運(yùn)機(jī)構(gòu)：電場(chǎng)作用下的漂移運(yùn)動(dòng)和濃度梯度作用下的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。2 存在外加電場(chǎng)時(shí)，在散射作用下載流子達(dá)到平均漂移速度。半導(dǎo)體存在兩種散射過(guò)程，即晶格散射和電離雜質(zhì)散射 在若電場(chǎng)下，平均漂移速度是電場(chǎng)強(qiáng)度的線性函數(shù)；而在強(qiáng)力場(chǎng)下，漂移速度達(dá)到飽和，其數(shù)量級(jí)為107cm/s。載流子遷移率為平均漂移速度與外加電場(chǎng)之比。電子和空穴遷移率是溫度以及電離雜質(zhì)濃度的函數(shù)。
5漂移電流密度為電導(dǎo)率和電場(chǎng)強(qiáng)度的乘積（歐姆定律的一種表示）。電導(dǎo)率是載流子濃度和遷移率的函數(shù)。電阻率等于電導(dǎo)率的倒數(shù)。
6擴(kuò)散電流密度與載流子擴(kuò)散系數(shù)和載流子濃度梯度成正比。7 擴(kuò)散系數(shù)和遷移率的關(guān)系成為愛(ài)因斯坦關(guān)系 霍爾效應(yīng)是載流子電荷在相互垂直的電場(chǎng)和磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的。載流子風(fēng)生偏轉(zhuǎn)，干生出霍爾效應(yīng)?；魻栯妷旱恼?fù)反映了半導(dǎo)體的導(dǎo)電類型。還可以由霍爾電壓確定多數(shù)載流子濃度和遷移率。重要術(shù)語(yǔ)解釋
電導(dǎo)率：關(guān)于載流子漂移的材料參數(shù)；可量化為漂移電流密度和電場(chǎng)強(qiáng)度之比。擴(kuò)散：粒子從高濃度區(qū)向低濃度區(qū)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程。
擴(kuò)散系數(shù)：關(guān)于粒子流動(dòng)與粒子濃度梯度之間的參數(shù)。擴(kuò)散電流：載流子擴(kuò)散形成的電流。
漂移：在電場(chǎng)作用下，載流子的運(yùn)動(dòng)過(guò)程。漂移電流：載流子漂移形成的電流
漂移速度：電場(chǎng)中載流子的平均漂移速度 愛(ài)因斯坦關(guān)系：擴(kuò)散系數(shù)和遷移率的關(guān)系
霍爾電壓：在霍爾效應(yīng)測(cè)量中，半導(dǎo)體上產(chǎn)生的橫向壓降 電離雜質(zhì)散射：載流子和電離雜質(zhì)原子之間的相互作用 晶格散射：載流子和熱震動(dòng)晶格原子之間的相互作用 遷移率：關(guān)于載流子漂移和電場(chǎng)強(qiáng)度的參數(shù) 電阻率：電導(dǎo)率的倒數(shù)；計(jì)算電阻的材料參數(shù)
飽和速度：電場(chǎng)強(qiáng)度增加時(shí)，載流子漂移速度的飽和值。
15.半導(dǎo)體中的非平衡過(guò)剩載流子 第六章 半導(dǎo)體中的非平衡過(guò)剩載流子 小結(jié) 討論了過(guò)剩電子和空穴產(chǎn)生與復(fù)合的過(guò)程，定義了過(guò)剩載流子的產(chǎn)生率和復(fù)合率 2 過(guò)剩電子和空穴是一起運(yùn)動(dòng)的，而不是互相獨(dú)立的。這種現(xiàn)象稱為雙極疏運(yùn) 3 推導(dǎo)了雙極疏運(yùn)方程，并討論了其中系數(shù)的小注入和非本征摻雜約束條件。在這些條件下，過(guò)剩電子和空穴的共同漂移和擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)取決于少子的特性，這個(gè)結(jié)果就是半導(dǎo)體器件狀態(tài)的基本原理 討論了過(guò)剩載流子壽命的概念 分別分析了過(guò)剩載流子狀態(tài)作為時(shí)間的函數(shù) 作為空間的函數(shù)和同事作為實(shí)踐與空間的函數(shù)的情況 定義了電子和空穴的準(zhǔn)費(fèi)米能級(jí)。這些參數(shù)用于描述非平衡狀態(tài)下，電子和空穴的總濃度 8 半導(dǎo)體表面效應(yīng)對(duì)過(guò)剩電子和空穴的狀態(tài)產(chǎn)生影響。定義了表面復(fù)合速度 重要術(shù)語(yǔ)解釋 雙極擴(kuò)散系數(shù)：過(guò)剩載流子的有效擴(kuò)散系數(shù) 2 雙極遷移率：過(guò)剩載流子的有效遷移率 雙極疏運(yùn)：具有相同擴(kuò)散系數(shù)，遷移率和壽命的過(guò)剩電子和空穴的擴(kuò)散，遷移和復(fù)合過(guò)程 4 雙極輸運(yùn)方程：用時(shí)間和空間變量描述過(guò)剩載流子狀態(tài)函數(shù)的方程 5 載流子的產(chǎn)生：電子從價(jià)帶躍入導(dǎo)帶，形成電子-空穴對(duì)的過(guò)程 載流子的復(fù)合：電子落入價(jià)帶中的空能態(tài)（空穴）導(dǎo)致電子-空穴對(duì)消滅的過(guò)程 7 過(guò)剩載流子：過(guò)剩電子和空穴的過(guò)程 過(guò)剩電子：導(dǎo)帶中超出熱平衡狀態(tài)濃度的電子濃度 9 過(guò)?？昭ǎ簝r(jià)帶中超出熱平衡狀態(tài)濃度的空穴濃度 10 過(guò)剩少子壽命：過(guò)剩少子在復(fù)合前存在的平均時(shí)間 11 產(chǎn)生率：電子-空穴對(duì)產(chǎn)生的速率（#/cm3-ms）小注入：過(guò)剩載流子濃度遠(yuǎn)小于熱平衡多子濃度的情況 少子擴(kuò)散長(zhǎng)度：少子在復(fù)合前的平均擴(kuò)散距離：數(shù)學(xué)表示為D?，其中D和?分別為少子的擴(kuò)散系數(shù)和壽命 準(zhǔn)費(fèi)米能級(jí)：電子和空穴的準(zhǔn)費(fèi)米能級(jí)分別將電子和空穴的非平衡狀態(tài)濃度與本征載流子濃度以及本征費(fèi)米能級(jí)聯(lián)系起來(lái) 復(fù)合率：電子－空穴對(duì)復(fù)合的速率（#/cm3-s）16 表面態(tài)：半導(dǎo)體表面禁帶中存在的電子能態(tài)。
第七章
pn結(jié) 首先介紹了均勻摻雜的pn結(jié)。均勻摻雜pn結(jié)是指：半導(dǎo)體的一個(gè)區(qū)均勻摻雜了受主雜質(zhì)，而相鄰的區(qū)域均勻摻雜了施主雜質(zhì)。這種pn結(jié)稱為同質(zhì)結(jié) 在冶金結(jié)兩邊的p區(qū)與n區(qū)內(nèi)分別形成了空間電荷區(qū)或耗盡區(qū)。該區(qū)內(nèi)不存在任何可以移動(dòng)的電子或空穴，因而得名。由于n區(qū)內(nèi)的施主雜質(zhì)離子的存在，n區(qū)帶正電；同樣，由于p區(qū)內(nèi)受主雜質(zhì)離子存在，p區(qū)帶負(fù)電。由于耗盡區(qū)內(nèi)存在凈空間電荷密度，耗盡區(qū)內(nèi)有一個(gè)電場(chǎng)。電場(chǎng)的方向?yàn)橛蒼區(qū)指向p區(qū) 空間電荷區(qū)內(nèi)部存在電勢(shì)差。在零偏壓的條件下，該電勢(shì)差即內(nèi)建電勢(shì)差維持熱平衡狀態(tài)，并且在阻止n區(qū)內(nèi)多子電子向p區(qū)擴(kuò)散的同時(shí)，阻止p區(qū)內(nèi)多子空穴向n區(qū)擴(kuò)散。反騙電壓（n區(qū)相對(duì)于p區(qū)為正）增加了勢(shì)壘的高度，增加了空間電荷區(qū)的寬度，并且增強(qiáng)了電場(chǎng)。隨著反偏電壓的改變，耗盡區(qū)內(nèi)的電荷數(shù)量也改變。這個(gè)隨電壓改變的電荷量可以用來(lái)描述pn結(jié)的勢(shì)壘電容。線性緩變結(jié)是非均勻摻雜結(jié)的典型代表。本章我們推導(dǎo)出了有關(guān)線性緩變結(jié)的電場(chǎng)，內(nèi)建電勢(shì)差，勢(shì)壘電容的表達(dá)式。這些函數(shù)表達(dá)式與均勻摻雜結(jié)的情況是不同的 8 特定的摻雜曲線可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)特定的電容特性。超突變結(jié)是一種摻雜濃度從冶金結(jié)處開(kāi)始下降的特殊pn結(jié)。這種結(jié)非常適用于制作諧振電路中的變?nèi)荻O管。重要術(shù)語(yǔ)解釋
突變結(jié)近似：認(rèn)為從中性半導(dǎo)體區(qū)到空間電荷區(qū)的空間電荷密度有一個(gè)突然的不連續(xù) 內(nèi)建電勢(shì)差：熱平衡狀態(tài)下pn結(jié)內(nèi)p區(qū)與n區(qū)的靜電電勢(shì)差。耗盡層電容：勢(shì)壘電容的另一種表達(dá)式 耗盡區(qū)：空間電荷區(qū)的另一種表達(dá)
超變突結(jié)：一種為了實(shí)現(xiàn)特殊電容－電壓特性而進(jìn)行冶金結(jié)處高摻雜的pn結(jié)，其特點(diǎn)為pn結(jié)一側(cè)的摻雜濃度由冶金結(jié)處開(kāi)始下降 勢(shì)壘電容（結(jié)電容）：反向偏置下pn結(jié)的電容
線性緩變結(jié)：冶金結(jié)兩側(cè)的摻雜濃度可以由線性分布近似的pn結(jié) 冶金結(jié)：pn結(jié)內(nèi)p型摻雜與n型摻雜的分界面。
單邊突變結(jié)：冶金結(jié)一側(cè)的摻雜濃度遠(yuǎn)大于另一側(cè)的摻雜濃度的pn結(jié)
反偏：pn結(jié)的n區(qū)相對(duì)于p區(qū)加正電壓，從而使p區(qū)與n區(qū)之間勢(shì)壘的大小超過(guò)熱平衡狀態(tài)時(shí)勢(shì)壘的大小 空間電荷區(qū)：冶金結(jié)兩側(cè)由于n區(qū)內(nèi)施主電離和p區(qū)內(nèi)受主電離而形成的帶凈正電與負(fù)電的區(qū)域
空間電荷區(qū)寬度：空間電荷區(qū)延伸到p區(qū)與n區(qū)內(nèi)的距離，它是摻雜濃度與外加電壓的函數(shù) 變?nèi)荻O管：電容隨著外加電壓的改變而改變的二極管。
第八章 pn結(jié)二極管 小結(jié) 當(dāng)pn結(jié)外加正偏電壓時(shí)（p區(qū)相對(duì)與n區(qū)為正），pn結(jié)內(nèi)部的勢(shì)壘就會(huì)降低，于是p區(qū)空穴與n區(qū)電子就會(huì)穿過(guò)空間電荷區(qū)流向相應(yīng)的區(qū)域 本章推導(dǎo)出了與n區(qū)空間電荷區(qū)邊緣處的少子空穴濃度和p區(qū)空間電荷區(qū)邊緣處的少子濃度相關(guān)的邊界條件 注入到n區(qū)內(nèi)的空穴與注入到p區(qū)內(nèi)的電子成為相應(yīng)區(qū)域內(nèi)的過(guò)剩少子。過(guò)剩少子的行為由第六章中推導(dǎo)的雙極輸運(yùn)方程來(lái)描述。求出雙極輸運(yùn)方程的解并將邊界條件代入，就可以求出n區(qū)與p區(qū)內(nèi)穩(wěn)態(tài)少數(shù)載流子的濃度分布 由于少子濃度梯度的存在，pn結(jié)內(nèi)存在少子擴(kuò)散電流。少子擴(kuò)散電流產(chǎn)生了pn結(jié)二極管的理想電流－電壓關(guān)系 本章得出了pn結(jié)二極管的小信號(hào)模型。最重要的兩個(gè)參數(shù)是擴(kuò)散電阻與擴(kuò)散電容 反偏pn結(jié)的空間電荷區(qū)內(nèi)產(chǎn)生了過(guò)剩載流子。在電場(chǎng)的作用下，這些載流子被掃處了空間電荷區(qū)，形成反偏產(chǎn)生電流。產(chǎn)生電流是二極管反偏電流的一個(gè)組成部分。Pn結(jié)正偏時(shí)，穿過(guò)空間電荷區(qū)的過(guò)剩載流子可能發(fā)生復(fù)合，產(chǎn)生正偏復(fù)合電流。復(fù)合電流是pn結(jié)正偏電流的另一個(gè)組成部分 當(dāng)pn結(jié)的外加反偏電壓足夠大時(shí)，就會(huì)發(fā)生雪崩擊穿。此時(shí)，pn結(jié)體內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)較大的反偏電流。擊穿電壓為pn結(jié)摻雜濃度的函數(shù)。在單邊pn結(jié)中，擊穿電壓是低摻雜一側(cè)摻雜濃度的函數(shù) 當(dāng)pn結(jié)由正偏狀態(tài)轉(zhuǎn)換到反偏狀態(tài)時(shí)，pn結(jié)內(nèi)存儲(chǔ)的過(guò)剩少數(shù)載流子會(huì)被移走，即電容放電。放電時(shí)間稱為存儲(chǔ)時(shí)間，它是二極管 開(kāi)關(guān)速度的一個(gè)限制因素 重要術(shù)語(yǔ)解釋 雪崩擊穿：電子和空穴穿越空間電荷區(qū)時(shí)，與空間電荷區(qū)內(nèi)原子的電子發(fā)生碰撞產(chǎn)生電子－空穴對(duì)，在pn結(jié)內(nèi)形成一股很大的反偏電流，這個(gè)過(guò)程就稱為雪崩擊穿。
載流子注入：外加偏壓時(shí)，pn結(jié)體內(nèi)載流子穿過(guò)空間電荷區(qū)進(jìn)入p區(qū)或n區(qū)的過(guò)程 臨界電場(chǎng)：發(fā)生擊穿時(shí)pn結(jié)空間電荷區(qū)的最大電場(chǎng)強(qiáng)度 擴(kuò)散電容：正偏pn結(jié)內(nèi)由于少子的存儲(chǔ)效應(yīng)而形成的電容 擴(kuò)散電導(dǎo)：正偏pn結(jié)的低頻小信號(hào)正弦電流與電壓的比值 擴(kuò)散電阻：擴(kuò)散電導(dǎo)的倒數(shù)
正偏：p區(qū)相對(duì)于n區(qū)加正電壓。此時(shí)結(jié)兩側(cè)的電勢(shì)差要低于熱平衡時(shí)的值 產(chǎn)生電流：pn結(jié)空間電荷區(qū)內(nèi)由于電子－空穴對(duì)熱產(chǎn)生效應(yīng)形成的反偏電流 場(chǎng)二極管：電中性p區(qū)與n區(qū)的長(zhǎng)度大于少子擴(kuò)散長(zhǎng)度的二極管。
復(fù)合電流：穿越空間電荷區(qū)時(shí)發(fā)生復(fù)合的電子與空穴所產(chǎn)生的正偏pn結(jié)電流 反向飽和電流：電中性p區(qū)與n區(qū)中至少有一個(gè)區(qū)的長(zhǎng)度小于少子擴(kuò)散長(zhǎng)度的pn結(jié)二極管。存儲(chǔ)時(shí)間：當(dāng)pn結(jié)二極管由正偏變?yōu)榉雌珪r(shí)，空間電荷區(qū)邊緣的過(guò)剩少子濃度由穩(wěn)態(tài)值變成零所用的時(shí)間 第九章 小結(jié)：輕參雜半導(dǎo)體上的金屬可以和半導(dǎo)體形成整流接觸，這種接觸稱為肖特基勢(shì)壘二極管。金屬與半導(dǎo)體間的理想勢(shì)壘高度會(huì)因金屬功函數(shù)和半導(dǎo)體的電子親和能的不同而不同。當(dāng)在n型半導(dǎo)體和金屬之間加上一個(gè)正電壓是（即反偏），半導(dǎo)體與金屬之間的勢(shì)壘增加，因此基本上沒(méi)有載流子的流動(dòng)。當(dāng)金屬與n型半導(dǎo)體間加上一個(gè)正電壓時(shí)（即正偏），半導(dǎo)體與金屬間的勢(shì)壘降低，因此電子很容易從半導(dǎo)體流向金屬，這種現(xiàn)象稱為熱電子發(fā)射。肖特基勢(shì)壘二極管的理想i-v關(guān)系與pn結(jié)二極管的相同。然而，電流值的數(shù)量級(jí)與pn結(jié)二極管的不同，肖特基二極管的開(kāi)關(guān)速度要快一些。另外，肖特基二極管的反向飽和電流比pn結(jié)的大，所以在達(dá)到與pn結(jié)二極管一樣的電流時(shí)，肖特基二極管需要的正的偏壓要低。金屬-半導(dǎo)體也可能想成歐姆接觸，這種接觸的接觸電阻很低，是的結(jié)兩邊導(dǎo)通時(shí)結(jié)兩邊的壓降很小。
兩種不同能帶系的半導(dǎo)體材料可以形成半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)。異質(zhì)結(jié)一個(gè)有用的特性就是能在表面形成勢(shì)壘。在與表面垂直的方向上，電子的活動(dòng)會(huì)受到勢(shì)肼的限制，但電子在其他的兩個(gè)方向可以自由的流動(dòng)。重要術(shù)語(yǔ)解釋：
反型異質(zhì)結(jié)：參雜劑在冶金結(jié)處變化的異質(zhì)結(jié)。
電子親和規(guī)則：這個(gè)規(guī)則是指，在一個(gè)理想的異質(zhì)結(jié)中，導(dǎo)帶處的不連續(xù)性是由于兩種半導(dǎo)體材料的電子親和能是不同的引起的。
異質(zhì)結(jié)：兩種不同的半導(dǎo)體材料接觸形成的結(jié)。
鏡像力降低效應(yīng)：由于電場(chǎng)引起的金屬-半導(dǎo)體接觸處勢(shì)壘峰值降低的現(xiàn)象。同型異質(zhì)結(jié)：參雜劑在冶金結(jié)處不變的異質(zhì)結(jié)。
歐姆接觸：金屬半導(dǎo)體接觸電阻很低，且在結(jié)兩邊都能形成電流的接觸。理查德森常數(shù)：肖特基二極管中的I-V關(guān)系中的一個(gè)參數(shù)A*。肖特基勢(shì)壘高度：金屬-半導(dǎo)體結(jié)中從金屬到半導(dǎo)體的勢(shì)壘Φbn。肖特基效應(yīng)：鏡像力降低效應(yīng)的另一種形式。
單位接觸電阻：金屬半導(dǎo)體接觸的J-V曲線在V=0是的斜率的倒數(shù)。熱電子發(fā)射效應(yīng)：載流子具有足夠的熱能時(shí)，電荷流過(guò)勢(shì)壘的過(guò)程。隧道勢(shì)壘：一個(gè)薄勢(shì)壘，在勢(shì)壘中，其主要作用的電流是隧道電流。
二維電子氣：電子堆積在異質(zhì)結(jié)表面的勢(shì)肼中，但可以沿著其他兩個(gè)方向自由流動(dòng)。第十章 小結(jié)：
有兩種類型的的雙極晶體管，即npn和pnp型。每一個(gè)晶體管都有三個(gè)不同的參雜區(qū)和兩個(gè)pn結(jié)。中心區(qū)域（基區(qū)）非常窄，所以這兩個(gè)結(jié)成為相互作用結(jié)。
晶體管工作于正向有源區(qū)時(shí)，B-E結(jié)正偏，B-C結(jié)反偏。發(fā)射區(qū)中的多子注入基區(qū)，在那里，他們變成少子。少子擴(kuò)散過(guò)基區(qū)進(jìn)入B-C結(jié)空間電荷區(qū)，在那里，他們被掃入集電區(qū)。當(dāng)晶體管工作再正向有源區(qū)時(shí)，晶體管一端的電流（集電極電流）受另外兩個(gè)端點(diǎn)所施加的電壓（B-E結(jié)電壓）的控制。這就是其基本的工作原理。
晶體管的三個(gè)擴(kuò)散區(qū)有不同的少子濃度分布。器件中主要的電流由這些少子的擴(kuò)散決定。共發(fā)射極電流增益是三個(gè)因子的函數(shù)----發(fā)射極注入效率系數(shù)，基區(qū)輸運(yùn)系數(shù)和復(fù)合系數(shù)。發(fā)射極注入效率考慮了從基區(qū)注入到發(fā)射區(qū)的載流子，基區(qū)輸運(yùn)系數(shù)反映了載流子在基區(qū)的復(fù)合，復(fù)合系數(shù)反映了載流子在正偏發(fā)射結(jié)內(nèi)部的復(fù)合?？紤]了幾個(gè)非理想效應(yīng)：
1.基區(qū)寬度調(diào)制效應(yīng)，說(shuō)著說(shuō)是厄爾利效應(yīng)----中性基區(qū)寬度隨B-C結(jié)電壓變化而發(fā)生變化，于是集電極電流隨B-C結(jié)或C-E結(jié)電壓變化而變化。
2.大注入效應(yīng)使得集電極電流隨C-E結(jié)電壓增加而以低速率增加。3.發(fā)射區(qū)禁帶變窄效應(yīng)是的發(fā)射區(qū)參雜濃度非常高時(shí)發(fā)射效率變小。4.電流集邊效應(yīng)使得發(fā)射極邊界的電流密度大于中心位置的電流密度。5.基區(qū)非均勻摻雜在基區(qū)中感生出靜電場(chǎng)，有助于少子度越基區(qū)。6.兩種擊穿機(jī)制----穿通和雪崩擊穿。
晶體管的三種等效電路或者數(shù)學(xué)模型。E-M模型和等效電路對(duì)于晶體管的所有工作模式均適用?；鶇^(qū)為非均勻摻雜時(shí)使用G-P模型很方便。小信號(hào)H-P模型適用于線性放大電路的正向有源晶體管。
晶體管的截止頻率是表征晶體管品質(zhì)的一個(gè)重要參數(shù)，他是共發(fā)射極電流增益的幅值變?yōu)?時(shí)的頻率。頻率響應(yīng)是E-B結(jié)電容充電時(shí)間、基區(qū)度越時(shí)間、集電結(jié)耗盡區(qū)度越時(shí)間和集電結(jié)電容充電時(shí)間的函數(shù)。
雖然開(kāi)關(guān)應(yīng)用涉及到電流和電壓較大的變化，但晶體管的開(kāi)關(guān)特性和頻率上限直接相關(guān)，開(kāi)關(guān)特性的一個(gè)重要的參數(shù)是點(diǎn)和存儲(chǔ)時(shí)間，它反映了晶體管有飽和態(tài)轉(zhuǎn)變變成截止態(tài)的快慢。
重要術(shù)語(yǔ)解釋：
1、a截止頻率：共基極電流增益幅值變?yōu)槠涞皖l值的1根號(hào)2時(shí)的頻率，就是截止頻率。
2、禁帶變窄：隨著發(fā)射區(qū)中摻雜，禁帶的寬度減小。
3、基區(qū)渡越時(shí)間：少子通過(guò)中性基區(qū)所用的時(shí)間。
4、基區(qū)輸運(yùn)系數(shù)：共基極電流增益中的一個(gè)系數(shù)，體現(xiàn)了中性基區(qū)中載流子的復(fù)合。
5、基區(qū)寬度調(diào)制效應(yīng)：隨C-E結(jié)電壓或C-B結(jié)電壓的變化，中性基區(qū)寬度的變化。
6、B截止效率：共發(fā)射極電流增益幅值下降到其頻值的1根號(hào)2時(shí)的頻率。
7、集電結(jié)電容充電時(shí)間：隨發(fā)射極電流變化，B-C結(jié)空間電荷區(qū)和急電區(qū)-襯底結(jié)空間電荷區(qū)寬度發(fā)生變化的時(shí)間常數(shù)。
8、集電結(jié)耗盡區(qū)渡越時(shí)間：載流子被掃過(guò)B-C結(jié)空間電荷區(qū)所需的時(shí)間。
9、共基極電流增益：集電極電流與發(fā)射極電流之比。
10、共發(fā)射極電流增益：集電極電流與基極電流之比。
11、電流集邊：基極串聯(lián)電阻的橫向壓降使得發(fā)射結(jié)電流為非均勻值。
12、截止：晶體管兩個(gè)結(jié)均加零偏或反偏時(shí)，晶體管電流為零的工作狀態(tài)。
13、截止頻率：共發(fā)射極電流增益的幅值為1時(shí)的頻率。
14、厄爾利電壓：反向延長(zhǎng)晶體管的I-V特性曲線與電壓軸交點(diǎn)的電壓的絕對(duì)值。
15、E-B結(jié)電容充電時(shí)間：發(fā)射極電流的變化引起B(yǎng)-E結(jié)空間電荷區(qū)寬度變化所需的時(shí)間。
16、發(fā)射極注入效率系數(shù)：共基極電流增益的一個(gè)系數(shù)，描述了載流子從基區(qū)向發(fā)射區(qū)的注入。
17、正向有源：B-E結(jié)正偏、B-C結(jié)反偏時(shí)的工作模式。
18、反向有源：B-E結(jié)反偏、B-C結(jié)正偏時(shí)的工作模式。
19、輸出電導(dǎo)：集電極電流對(duì)C-E兩端電壓的微分之比。
這一章討論了MOSFET的基本物理結(jié)構(gòu)和特性
MOSFET的核心為MOS電容器。與氧化物-半導(dǎo)體界面相鄰的半導(dǎo)體能帶是玩去的，他由加載MOS電容器上的電壓決定。表面處導(dǎo)帶和價(jià)帶相對(duì)于費(fèi)米能級(jí)的位置是MOS電容器電壓的函數(shù)。
氧化層-半導(dǎo)體界面處的半導(dǎo)體表面可通過(guò)施加正偏柵壓由到發(fā)生反型，或者通過(guò)施加負(fù)柵壓由n型到p型發(fā)生發(fā)型。因此在于氧化層相鄰處產(chǎn)生了反型層流動(dòng)電荷?；綧OS場(chǎng)效應(yīng)原理是有反型層電荷密度的調(diào)制作用體現(xiàn)的
討論了MOS電容器的C-V特性。例如，等價(jià)氧化層陷阱電荷密度和界面態(tài)密度可由C-V測(cè)量方法決定
兩類基本的MOSFET為n溝和p溝，n溝中的電流由反型層電子的流動(dòng)形成，p溝中的電流由反型層空穴流動(dòng)形成。這兩類器件都可以是增強(qiáng)型的，通常情況下器件是關(guān)的，需施加一個(gè)柵壓才能使器件開(kāi)啟；也可以是耗盡型的，此時(shí)在通常情況下器件是開(kāi)的，需施加一個(gè)柵壓才能使器件關(guān)閉
平帶電壓是滿足條件時(shí)所加的柵壓，這時(shí)導(dǎo)帶和價(jià)帶不發(fā)生彎曲，并且半導(dǎo)體中沒(méi)有空間電荷區(qū)。平帶電壓時(shí)金屬-氧化層勢(shì)壘的高度、半導(dǎo)體-氧化層勢(shì)壘高度以及固定氧化層陷阱電荷數(shù)量的函數(shù)
閾值電壓是指半導(dǎo)體表面達(dá)到閾值反型點(diǎn)時(shí)所加的柵壓，此時(shí)反型層電荷密度的大小等于半導(dǎo)體摻雜濃度。閾值電壓是平帶電壓、半導(dǎo)體摻雜濃度和氧化層厚度的函數(shù)。
MOSFET中的電流是由反型層載流子在漏源之間的流動(dòng)形成的。反型層電荷密度和溝道電導(dǎo)是由柵壓控制，這意味著溝道電流被柵壓控制
當(dāng)晶體管偏置在非飽和區(qū)（VDS
實(shí)際的MOSFET是一個(gè)四端器件，在襯底或體為第四端。隨著反偏源-襯底電壓的增加，閾值電壓增大。在源端和襯底不存在電學(xué)連接的集成電路中，襯底偏置效應(yīng)變得很重要。討論了含有電容的MOSFET小信號(hào)等效電路。分析了影響頻率限制的MOSFET的一些物理因素。特別的，由于密勒效應(yīng)，漏源交替電容成為了MOSFET頻率響應(yīng)的一個(gè)制約罌粟。作為器件頻率響應(yīng)的一個(gè)特點(diǎn)，截止頻率反比于溝道長(zhǎng)度，因此，溝道長(zhǎng)度的減小將導(dǎo)致MOSFET頻率性能的提高
簡(jiǎn)要討論了n溝和p溝器件制作在同一塊芯片上的CMOS技術(shù)。被電學(xué)絕緣的p型和n型襯底區(qū)時(shí)電容兩類晶體管的必要條件。有不同的工藝來(lái)實(shí)現(xiàn)這一結(jié)構(gòu)。CMOS結(jié)構(gòu)中遇到的一個(gè)潛在問(wèn)題是閂鎖現(xiàn)象，即可能發(fā)生在四層pnpn結(jié)構(gòu)中的高電流、低電壓情況
重要術(shù)語(yǔ)解釋
對(duì)基層電荷：由于熱平衡載流子濃度過(guò)剩而在氧化層下面產(chǎn)生的電荷 體電荷效應(yīng)：由于漏源電壓改變而引起的沿溝道長(zhǎng)度方向上的空間電荷寬度改變所導(dǎo)致的漏電流偏離理想情況
溝道電導(dǎo)：當(dāng)VDS?0時(shí)漏電流與漏源電壓改變的過(guò)程
CMOS：互補(bǔ)MOS；將p溝和n溝器件制作在同一芯片上的電路工藝 截至頻率：輸入交流柵電流等于輸處交流漏電流時(shí)的信號(hào)頻率 耗盡型MOSFET：必須施加?xùn)烹妷翰拍荜P(guān)閉的一類MOSFET 增強(qiáng)型MOSFET：鼻血施加?xùn)烹妷翰拍荛_(kāi)啟的一類MOSFET 等價(jià)固定氧化層電荷：與氧化層－半導(dǎo)體界面緊鄰的氧化層中的有效固定電荷，用Q'SS表示。
平帶電壓：平帶條件發(fā)生時(shí)所加的柵壓，此時(shí)在氧化層下面的半導(dǎo)體中沒(méi)有空閑電荷區(qū) 柵電容充電時(shí)間：由于柵極信號(hào)變化引起的輸入柵電容的充電或放電時(shí)間 界面態(tài)：氧化層－半導(dǎo)體界面處禁帶寬度中允許的電子能態(tài)
反型層電荷：氧化層下面產(chǎn)生的電荷，它們與半導(dǎo)體摻雜的類型是相反的 反型層遷移率：反型層中載流子的遷移率
閂鎖：比如在CMOS電路中那樣，可能發(fā)生在四層pnpn結(jié)構(gòu)中的高電流 低電壓現(xiàn)象 最大空間電荷區(qū)寬度：閾值反型時(shí)氧化層下面的空間電荷區(qū)寬度
金屬－半導(dǎo)體功函數(shù)差：金屬功函數(shù)和電子親和能之差的函數(shù)，用?ms表示
臨界反型：當(dāng)柵壓接近或等于閾值電壓時(shí)空間電荷寬度的微弱改變，并且反型層電荷密度等于摻雜濃度時(shí)的情形
柵氧化層電容：氧化層介電常數(shù)與氧化層厚度之比，表示的是單位面積的電容，記為Cox 飽和：在漏端反型電荷密度為零且漏電流不再是漏源電壓的函數(shù)的情形 強(qiáng)反型：反型電荷密度大于摻雜濃度時(shí)的情形 閾值反型點(diǎn)：反型電荷密度等于摻雜濃度時(shí)的情形 閾值電壓：達(dá)到閾值反型點(diǎn)所需的柵壓
跨導(dǎo)：漏電流ude該變量與其對(duì)應(yīng)的柵壓該變量之比 弱反型：反型電流密度小于摻雜濃度時(shí)的情形
第十二章
小結(jié)：1.、亞閾值電導(dǎo)是指在MOSFET中當(dāng)柵-源電壓小于閾值電壓時(shí)漏電流不為零。這種情況下，晶體管被偏置在弱反型模式下，漏電流有擴(kuò)散機(jī)制而非漂移機(jī)制控制。亞閾值電導(dǎo)可以在集成電路中產(chǎn)生一個(gè)較明顯的靜態(tài)偏置電流。
2、當(dāng)MOSEFT工作于飽和區(qū)時(shí)，由于漏極處的耗盡區(qū)進(jìn)入溝道區(qū)，有效溝道長(zhǎng)度會(huì)隨著漏電壓的增大而減小。漏電流與溝道長(zhǎng)度成反比，成為漏-源函數(shù)。該效應(yīng)稱為溝道長(zhǎng)度調(diào)制效應(yīng)。
3、反型層中的載流子遷移率不是常數(shù)。當(dāng)柵壓增大時(shí)，氧化層界面處的電場(chǎng)增大，引起附加的表面散射。這些散射的載流子導(dǎo)致遷移率的下降，使其偏離理想的電流-電壓曲線。
4、隨著溝道長(zhǎng)度的減小，橫向電場(chǎng)增大。溝道中流動(dòng)的載流子可以達(dá)到飽和速度；從而在較低的漏極電壓下漏電流就會(huì)飽和。此時(shí)，漏電流成為柵-源電壓的線性函數(shù)。
5、MOSEFT設(shè)計(jì)的趨勢(shì)是使器件尺寸越來(lái)越小。我們討論了恒定電場(chǎng)等比例縮小理論。該理論是指溝道長(zhǎng)度、溝道寬度、氧化層厚度和工作電壓按照相同的比例因子縮小，而襯底摻雜濃度按照相同的比例因子增大。
6、討論了隨著器件尺寸的縮小閾值電壓的修正。由于襯底的電荷分享效應(yīng)，隨著溝道長(zhǎng)度的縮小，閾值電壓也減??；隨著溝道寬度的減小，閾值電壓會(huì)增大。
7、討論了各種電壓擊穿機(jī)制。包括柵氧化層擊穿、溝道雪崩擊穿、寄生晶體管擊穿以及漏源穿通效應(yīng)。這些機(jī)制都可以事器件更快的衰退。輕摻雜漏可以吧漏極擊穿效應(yīng)降到最小。
8、離子注入可以改變和調(diào)整溝道區(qū)中的襯底摻雜濃度，從而得到滿意的閾值電壓，他可以作為調(diào)整閾值電壓的最后一步。這個(gè)過(guò)程成為通過(guò)離子注入調(diào)整閾值電壓。
重要術(shù)語(yǔ)解釋：
1、溝道長(zhǎng)度調(diào)制：當(dāng)MOSEFT進(jìn)入飽和區(qū)時(shí)有效溝道長(zhǎng)度隨漏-源電壓的改變。
2、熱電子：由于在高場(chǎng)強(qiáng)中被加速，能量遠(yuǎn)大于熱平衡時(shí)的值的電子。
3、輕摻雜漏（LDD）:為了減小電壓擊穿效應(yīng)，在緊鄰溝道處建造一輕摻雜漏區(qū)的MOSEFT。
4、窄溝道效應(yīng)：溝道寬度變窄后的閾值電壓的偏移。
5、源漏穿通：由于漏-源電壓引起的漏極和襯底之間的勢(shì)壘高度降低，從而導(dǎo)致漏電流的迅速增大。
6、短溝道效應(yīng)：溝道長(zhǎng)度變短引起的閾值電壓的偏移。
7、寄生晶體管擊穿：寄生雙極晶體管中電流增益的改變而引起的MOSEFT擊穿過(guò)程中出現(xiàn)的負(fù)阻效應(yīng)。
8、亞閾值導(dǎo)電：當(dāng)晶體管柵偏置電壓低于閾值反型點(diǎn)時(shí)，MOSEFT中的導(dǎo)電過(guò)程。
9、表面散射：當(dāng)載流子在源極與漏極漂移時(shí)，氧化層-半導(dǎo)體界面處載流子的電場(chǎng)吸收作用和庫(kù)侖排斥作用。
10、閾值調(diào)整：通過(guò)離子注入改變半導(dǎo)體摻雜濃度，從而改變閾值電壓的過(guò)程。
第十三章
小結(jié)：
1、三種普通的JEFT是pn JEFT、MESFET、以及HEMT。
2、JFET中的電流由垂直于電流方向的電場(chǎng)控制，電流存在于源極和漏極家畜之間的溝道區(qū)中。在pn JFET中，溝道形成了pn結(jié)的一邊，用于調(diào)制溝道電導(dǎo)。
3、JFET的兩個(gè)主要參數(shù)是內(nèi)建夾斷電壓Vpo和夾斷電壓Vp（閾電壓）。內(nèi)建夾斷電壓定義為正值，它是引起結(jié)的空間電荷層完全填滿溝道區(qū)的柵極與溝道之間的總電勢(shì)。夾斷電壓（閾電壓）定義成形成夾斷是所需加的柵極電壓。
4、跨導(dǎo)即晶體管增益，是漏電流隨著柵極電壓的變化率。
5、三種非理想的因素：溝道長(zhǎng)度調(diào)制效應(yīng)、飽和速度和亞閾值電流，這些效應(yīng)將改變理想的I-V關(guān)系。
6、小信號(hào)等效電路，等效電路中包含等效電容；兩個(gè)物理因素影響到頻率限制，即溝道輸運(yùn)時(shí)間與電容電荷存儲(chǔ)時(shí)間。電容電荷存儲(chǔ)時(shí)間常數(shù)通常在短溝道器件中起作用。
7、在異質(zhì)結(jié)表面，二維電子氣被限制在勢(shì)阱中。電子可以平行于表面運(yùn)動(dòng)。這些電子與電離了的空穴分離，以減小電離雜質(zhì)散射效應(yīng)，形成高的遷移率。重要術(shù)語(yǔ)解釋：1電容電荷存儲(chǔ)時(shí)間：柵極輸入信號(hào)改變時(shí)柵極輸入電容存儲(chǔ)或釋放電荷的時(shí)間。
2、溝道電導(dǎo)：當(dāng)漏源電壓趨近于極限值零時(shí)，漏電源隨著漏源電壓的變化率。
3、溝道電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)：溝道電導(dǎo)隨柵極電壓的變化過(guò)程。
4、溝道長(zhǎng)度調(diào)制效應(yīng)：JFET處于飽和區(qū)是，有效溝道長(zhǎng)度隨漏源電壓的變化。
5、電導(dǎo)參數(shù)：增強(qiáng)型MESFET的漏電源與柵源電壓的表達(dá)式中的倍數(shù)因子k。
6、截止頻率：小信號(hào)柵極輸入電流值與小信號(hào)漏極電流值一致時(shí)的頻率。
7、耗盡型JFET：必須加以柵極電壓才能形成溝道夾斷是器件截止的JFET。
8、增強(qiáng)型JFET:柵極電壓為零時(shí)已經(jīng)夾斷，必須加以柵源電壓以形成溝道，以是器件開(kāi)啟的JFET。
9、內(nèi)建夾斷電壓：溝道夾斷是柵結(jié)上的總電壓降。
10、輸出電阻：柵源電壓隨漏極電流的變化率。
11、夾斷：柵結(jié)空間電荷區(qū)完全擴(kuò)展進(jìn)溝道，以至于溝道被耗盡的自由載流子充滿的現(xiàn)象。
第十四章
小結(jié)：
1、太陽(yáng)能電池將光能裝換成電能。轉(zhuǎn)換系數(shù)要考慮能量小于禁帶寬度的入射光子以及能量小于禁帶寬度的入射光子，能量小的不能被吸收，能量大的可以被吸收，并且多余的能量會(huì)形成熱量。轉(zhuǎn)換系數(shù)一般小于30%。
2、異質(zhì)結(jié)電池可以增大轉(zhuǎn)換系數(shù)并形成相對(duì)大的開(kāi)路電壓。無(wú)定型硅太陽(yáng)能電池提供了生產(chǎn)低成本大面積電池的可能性。
3、光電探測(cè)器是將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的半導(dǎo)體器件。光電導(dǎo)體是最簡(jiǎn)單的光電探測(cè)器。入射光子會(huì)引起過(guò)剩載流子電子和空穴，從而引起半導(dǎo)體導(dǎo)電性的變化。
4、光電二極管是加反偏電壓的二極管。入射光子在空間電荷區(qū)產(chǎn)生的過(guò)剩載流子被電場(chǎng)掃過(guò)形成電場(chǎng)。光電流正比于入射光子強(qiáng)度。PIN和雪崩光電二極管是基本的光電二極管。光電晶體管產(chǎn)生的光電流是晶體管增益的倍數(shù)。由于密勒效應(yīng)和密勒電容，光電晶體管的頻率響應(yīng)比光電二極管的慢很多。
5、在pn結(jié)中光子吸收的反轉(zhuǎn)就是注入電致發(fā)光。在直接帶隙半導(dǎo)體中，過(guò)剩電子和空穴的復(fù)合會(huì)導(dǎo)致光子的發(fā)射。輸出的光信號(hào)波長(zhǎng)取決于禁帶寬度。但是，為了輸出波長(zhǎng)限定在某個(gè)范圍內(nèi)，可以采用化合物半導(dǎo)體，禁帶寬度由組分決定。
6、發(fā)光二極管（LED）是一種pn結(jié)二極管，其光子的輸出時(shí)過(guò)剩電子和空穴自發(fā)復(fù)合的結(jié)果。輸出信號(hào)中相對(duì)較寬的寬度（30cm）是自發(fā)過(guò)程的結(jié)果。
7、激光二極管的輸出時(shí)受激發(fā)射的結(jié)果。光學(xué)腔即法里布-柏羅共振腔用來(lái)連接二極管，以便使光子輸出是同相或一致的。多層異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)可用來(lái)連接二極管，以便使光子輸出時(shí)同相或一致的。多層異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)可用來(lái)提高激光二極管的性能。
重要術(shù)語(yǔ)解釋：
1、吸收系數(shù)：在半導(dǎo)體材料中，單位距離吸收的相對(duì)光子數(shù)，用a表示。
2、俄歇復(fù)合：電子和空穴的復(fù)合伴隨著吸收其他粒子所釋放的能量，是一個(gè)非輻射復(fù)合過(guò)程。
3、轉(zhuǎn)換系數(shù)：在太陽(yáng)能電池中，輸出的電功率和入射的光功率之比。
4、延遲光電流：半導(dǎo)體器件中由于擴(kuò)散電流引起的光電流成分。
5、外量子效率：在半導(dǎo)體器件中，發(fā)射的光子數(shù)和總光子數(shù)的比率。
6、填充系數(shù)：ImVm與IscVoc的比率，是太陽(yáng)能電池有效輸出能量的度量。Im和Vm是在最大功率點(diǎn)的電流和電壓值。Isc和Voc是短路電流和開(kāi)路電壓。
7、菲涅爾損耗：由于折射系數(shù)的變化，在界面處入射光子被反射的部分。
8、內(nèi)量子效率：能夠產(chǎn)生發(fā)光的二極管電流部分。
9、發(fā)光二極管（LED）：在正偏pn結(jié)中，由于電子-空穴復(fù)合而產(chǎn)生的自發(fā)光子發(fā)射。
10、發(fā)光：光發(fā)射的總性質(zhì)。
11、非輻射復(fù)合：不產(chǎn)生光子的電子和空穴的復(fù)合過(guò)程，例如硅中在導(dǎo)帶和價(jià)帶間的間接躍遷。
12、開(kāi)路電壓：太陽(yáng)能電池的外電路開(kāi)路時(shí)的電壓。
13、光電流：由于吸收光子而在半導(dǎo)體器件中產(chǎn)生過(guò)剩載流子，從而形成的電流。
14、分布反轉(zhuǎn)：處于高能級(jí)的電子濃度比處于低能級(jí)的電子濃度大的情況，是一個(gè)非平衡狀態(tài)。
15、瞬時(shí)光電流：半導(dǎo)體器件的空間電荷區(qū)產(chǎn)生的光電流成分。
16、輻射復(fù)合：電子和空穴的復(fù)合過(guò)程能夠產(chǎn)生光子，例如砷化鎵中的帶與帶之間的直接復(fù)合。
17、肖克萊-里德-霍爾復(fù)合：通過(guò)深能級(jí)陷阱而進(jìn)行的電子-空穴對(duì)的復(fù)合，是非輻射復(fù)合過(guò)程。
18、短路電流：太陽(yáng)能電池兩端直接相連時(shí)的電流。
19、受激發(fā)射：有個(gè)電子被入射光子激發(fā)，躍遷到低能級(jí)，同時(shí)發(fā)射第二個(gè)光子的過(guò)程。
第二篇：半導(dǎo)體術(shù)語(yǔ)解釋小結(jié)
第一章 固體晶體結(jié)構(gòu)
小結(jié)
1.硅是最普遍的半導(dǎo)體材料
2.半導(dǎo)體和其他材料的屬性很大程度上由其單晶的晶格結(jié)構(gòu)決定。晶胞是晶體中的一小塊體積，用它可以重構(gòu)出整個(gè)晶體。三種基本的晶胞是簡(jiǎn)立方、體心立方和面心立方。3.硅具有金剛石晶體結(jié)構(gòu)。原子都被由4個(gè)緊鄰原子構(gòu)成的四面體包在中間。二元半導(dǎo)體具有閃鋅礦結(jié)構(gòu)，它與金剛石晶格基本相同。
4.引用米勒系數(shù)來(lái)描述晶面。這些晶面可以用于描述半導(dǎo)體材料的表面。密勒系數(shù)也可以用來(lái)描述晶向。
5.半導(dǎo)體材料中存在缺陷，如空位、替位雜質(zhì)和填隙雜質(zhì)。少量可控的替位雜質(zhì)有益于改變半導(dǎo)體的特性。
6.給出了一些半導(dǎo)體生長(zhǎng)技術(shù)的簡(jiǎn)單描述。體生長(zhǎng)生成了基礎(chǔ)半導(dǎo)體材料，即襯底。外延生長(zhǎng)可以用來(lái)控制半導(dǎo)體的表面特性。大多數(shù)半導(dǎo)體器件是在外延層上制作的。重要術(shù)語(yǔ)解釋
1.二元半導(dǎo)體：兩元素化合物半導(dǎo)體，如GaAs。2.共價(jià)鍵：共享價(jià)電子的原子間鍵合。3.金剛石晶格：硅的院子晶體結(jié)構(gòu)，亦即每個(gè)原子有四個(gè)緊鄰原子，形成一個(gè)四面體組態(tài)。4.摻雜：為了有效地改變電學(xué)特性，往半導(dǎo)體中加入特定類型的原子的工藝。5.元素半導(dǎo)體：?jiǎn)我辉貥?gòu)成的半導(dǎo)體，比如硅、鍺。6.外延層：在襯底表面形成的一薄層單晶材料。7.離子注入：一種半導(dǎo)體摻雜工藝。8.晶格：晶體中原子的周期性排列
9.密勒系數(shù)：用以描述晶面的一組整數(shù)。10.原胞：可復(fù)制以得到整個(gè)晶格的最小單元。
11.襯底：用于更多半導(dǎo)體工藝比如外延或擴(kuò)散的基礎(chǔ)材料，半導(dǎo)體硅片或其他原材料。12.三元半導(dǎo)體：三元素化合物半導(dǎo)體，如AlGaAs。13.晶胞：可以重構(gòu)出整個(gè)晶體的一小部分晶體。
14.鉛鋅礦晶格：與金剛石晶格相同的一種晶格，但它有兩種類型的原子而非一種。
第二章 量子力學(xué)初步 小結(jié)
1.我們討論了一些量子力學(xué)的概念，這些概念可以用于描述不同勢(shì)場(chǎng)中的電子狀態(tài)。了解電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)對(duì)于研究半導(dǎo)體物理是非常重要的。
2.波粒二象性原理是量子力學(xué)的重要部分。粒子可以有波動(dòng)態(tài)，波也可以具有粒子態(tài)。3.薛定諤波動(dòng)方程式描述和判斷電子狀態(tài)的基礎(chǔ)。4.馬克思·玻恩提出了概率密度函數(shù)|fai（x）|2.5.對(duì)束縛態(tài)粒子應(yīng)用薛定諤方程得出的結(jié)論是，束縛態(tài)粒子的能量也是量子化的。6.利用單電子原子的薛定諤方程推導(dǎo)出周期表的基本結(jié)構(gòu)。重要術(shù)語(yǔ)解釋
1.德布羅意波長(zhǎng)：普朗克常數(shù)與粒子動(dòng)量的比值所得的波長(zhǎng)。
2.海森堡不確定原理：該原理指出我們無(wú)法精確確定成組的共軛變量值，從而描述粒子的狀態(tài)，如動(dòng)量和坐標(biāo)。
3.泡利不相容原理：該原理指出任意兩個(gè)電子都不會(huì)處在同一量子態(tài)。4.光子：電磁能量的粒子狀態(tài)。5.量子：熱輻射的粒子形態(tài)。
6.量子化能量：束縛態(tài)粒子所處的分立能量級(jí)。
7.量子數(shù)：描述粒子狀態(tài)的一組數(shù)，例如原子中的電子。8.量子態(tài)：可以通過(guò)量子數(shù)描述的粒子狀態(tài)。9.隧道效應(yīng)：粒子穿過(guò)薄層勢(shì)壘的量子力學(xué)現(xiàn)象。
10.波粒二象性：電磁波有時(shí)表現(xiàn)為粒子狀態(tài)，而粒子有時(shí)表現(xiàn)為波動(dòng)狀態(tài)的特性。
第三章 固體量子理論初步 小結(jié)
1.當(dāng)原子聚集在一起形成晶體時(shí)，電子的分立能量也就隨之分裂為能帶。
2.對(duì)表征單晶材料勢(shì)函數(shù)的克龍克尼-潘納模型進(jìn)行嚴(yán)格的量子力學(xué)分析和薛定諤波動(dòng)方程推導(dǎo)，從而得出 了允帶和禁帶的概念。
3.有效質(zhì)量的概念將粒子在晶體中的運(yùn)動(dòng)與外加作用力聯(lián)系起來(lái)，而且涉及到晶格對(duì)粒子運(yùn)動(dòng)的作用。
4.半導(dǎo)體中存在兩種帶點(diǎn)粒子。其中電子是具有正有效質(zhì)量的正電荷粒子，一般存在于允帶的頂部。
5.給出了硅和砷化鎵的E-k關(guān)系曲線，并討論了直接帶隙半導(dǎo)體和間接帶隙半導(dǎo)體的概念。6.允帶中的能量實(shí)際上是由許多的分立能級(jí)組成的，而每個(gè)能級(jí)都包含有限數(shù)量的量子態(tài)。單位能量的量子態(tài)密度可以根據(jù)三維無(wú)限深勢(shì)阱模型確定。7.在涉及大量的電子和空穴時(shí)，就需要研究這些粒子的統(tǒng)計(jì)特征。本章討論了費(fèi)米-狄拉克概率函數(shù)，它代表的是能量為E的量子態(tài)被電子占據(jù)的幾章。重要術(shù)語(yǔ)解釋
1.允帶：在量子力學(xué)理論中，晶體中可以容納電子的一系列能級(jí)。
2.狀態(tài)密度函數(shù)：有效量子態(tài)的密度。它是能量的函數(shù)，表示為單位體積單位能量中的量子態(tài)數(shù)量。
3.電子的有效質(zhì)量：該參數(shù)將晶體導(dǎo)帶中電子的加速度與外加的作用力聯(lián)系起來(lái)，該參數(shù)包含了晶體中的內(nèi)力。4.費(fèi)米-狄拉克概率函數(shù)：該函數(shù)描述了電子在有效能級(jí)中的分布，代表了一個(gè)允許能量狀態(tài)被電子占據(jù)的概率。5.費(fèi)米能級(jí)：用最簡(jiǎn)單的話說(shuō)，該能量在T=0K時(shí)高于所有被電子填充的狀態(tài)的能量，而低于所有空狀態(tài)能量。
6.禁帶：在量子力學(xué)理論中，晶體中不可以容納電子的一系列能級(jí)。7.空穴：與價(jià)帶頂部的空狀態(tài)相關(guān)的帶正電“粒子”。
8.空穴的有效質(zhì)量：該參數(shù)同樣將晶體價(jià)帶中空穴的加速度與外加作用力聯(lián)系起來(lái)，而且包含了晶體中的內(nèi)力。
9.k空間能帶圖：以k為坐標(biāo)的晶體能連曲線，其中k為與運(yùn)動(dòng)常量有關(guān)的動(dòng)量，該運(yùn)動(dòng)常量結(jié)合了晶體內(nèi)部的相互作用。10.克龍尼克-潘納模型：由一系列周期性階躍函數(shù)組成，是代表一維單晶晶格周期性勢(shì)函數(shù)的數(shù)學(xué)模型。
11.麥克斯韋-波爾茲曼近似：為了用簡(jiǎn)單的指數(shù)函數(shù)近似費(fèi)米-狄拉克函數(shù)，從而規(guī)定滿足費(fèi)米能級(jí)上下若干kT的約束條件。
12.泡利不相容原理：該原理指出任意兩個(gè)電子都不會(huì)處在同一量子態(tài)。
第四章平衡半導(dǎo)體 小結(jié)
1.導(dǎo)帶電子濃度是在整個(gè)導(dǎo)帶能量范圍上，對(duì)導(dǎo)帶狀態(tài)密度與費(fèi)米-狄拉克概率分布函數(shù)的乘積進(jìn)行積分得到的
2.價(jià)帶空穴濃度是在整個(gè)價(jià)帶能量范圍上，對(duì)價(jià)帶狀態(tài)密度與某狀態(tài)為空的概率【1-fF（E）】的乘積進(jìn)行積分得到的。
3.本章討論了對(duì)半導(dǎo)體滲入施主雜質(zhì)（V族元素）和受主雜質(zhì)（111族元素）形成n型和p型非本征半導(dǎo)體的概念。4.推導(dǎo)出了基本關(guān)系式ni2=n0p0。
5.引入了雜質(zhì)完全電離與電中性的概念，推導(dǎo)出了電子與空穴濃度關(guān)于摻雜濃度的函數(shù)表達(dá)式。
6.推導(dǎo)出了費(fèi)米能級(jí)位置關(guān)于摻雜濃度的表達(dá)式。
7.討論了費(fèi)米能級(jí)的應(yīng)用。在熱平衡態(tài)下，半導(dǎo)體內(nèi)的費(fèi)米能級(jí)處處相等。重要術(shù)語(yǔ)解釋
1.受主原子：為了形成p型材料而加入半導(dǎo)體內(nèi)的雜質(zhì)原子。2.載流子電荷：在半導(dǎo)體內(nèi)運(yùn)動(dòng)并形成電流的電子和（或）空穴。
3.雜質(zhì)補(bǔ)償半導(dǎo)體：同一半導(dǎo)體區(qū)域內(nèi)既含有施主雜質(zhì)又含有受主雜質(zhì)的半導(dǎo)體。4.完全電離：所有施主雜質(zhì)原子因失去電子而帶正電，所有受主雜質(zhì)原子因獲得電子而帶負(fù)電的情況。
5.簡(jiǎn)并半導(dǎo)體：電子或空穴的濃度大于有效狀態(tài)密度，費(fèi)米能級(jí)位于導(dǎo)帶中（n型）或價(jià)帶中（p型）的半導(dǎo)體。
6.施主原子：為了形成n型材料而加入半導(dǎo)體內(nèi)的雜質(zhì)原子。
7.有效狀態(tài)密度：即在導(dǎo)帶能量范圍內(nèi)對(duì)量子態(tài)密度函數(shù)gc（E）與費(fèi)米函數(shù)fF（E）的乘積進(jìn)行積分得到的參數(shù)Nc；在價(jià)帶能量范圍內(nèi)對(duì)量子態(tài)密度函數(shù)gv（E）與【1-fF（E）】的乘積進(jìn)行積分得到的參數(shù)N。
8.非本征半導(dǎo)體：進(jìn)行了定量施主或受主摻雜，從而使電子濃度或空穴濃度偏離本征載流子濃度產(chǎn)生多數(shù)載流子電子（n型）或多數(shù)載流子空穴（p型）的半導(dǎo)體。9.束縛態(tài)：低溫下半導(dǎo)體內(nèi)的施主與受主呈現(xiàn)中性的狀態(tài)。此時(shí)，半導(dǎo)體內(nèi)的電子濃度與空穴濃度非常小。
10.本征載流子濃度ni：本征半導(dǎo)體內(nèi)導(dǎo)帶電子的濃度和價(jià)帶空穴的濃度（數(shù)值相等）。11.本征費(fèi)米能級(jí)Efi：本征半導(dǎo)體內(nèi)的費(fèi)米能級(jí)位置。
12.本征半導(dǎo)體：沒(méi)有雜質(zhì)原子且晶體中無(wú)晶格缺陷的純凈半導(dǎo)體材料。
13.非簡(jiǎn)并半導(dǎo)體：參入相對(duì)少量的施主和（或）受主雜質(zhì)，使得施主和（或）受主能級(jí)分立、無(wú)相互作用的半導(dǎo)體。
第五章 載流子運(yùn)輸現(xiàn)象 小結(jié)
1半導(dǎo)體中的兩種基本疏運(yùn)機(jī)構(gòu)：電場(chǎng)作用下的漂移運(yùn)動(dòng)和濃度梯度作用下的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。2 存在外加電場(chǎng)時(shí)，在散射作用下載流子達(dá)到平均漂移速度。半導(dǎo)體存在兩種散射過(guò)程，即晶格散射和電離雜質(zhì)散射 在弱電場(chǎng)下，平均漂移速度是電場(chǎng)強(qiáng)度的線性函數(shù)；而在強(qiáng)力場(chǎng)下，漂移速度達(dá)到飽和，其數(shù)量級(jí)為107cm/s。載流子遷移率為平均漂移速度與外加電場(chǎng)之比。電子和空穴遷移率是溫度以及電離雜質(zhì)濃度的函數(shù)。
5漂移電流密度為電導(dǎo)率和電場(chǎng)強(qiáng)度的乘積（歐姆定律的一種表示）。電導(dǎo)率是載流子濃度和遷移率的函數(shù)。電阻率等于電導(dǎo)率的倒數(shù)。
6擴(kuò)散電流密度與載流子擴(kuò)散系數(shù)和載流子濃度梯度成正比。7 擴(kuò)散系數(shù)和遷移率的關(guān)系成為愛(ài)因斯坦關(guān)系 霍爾效應(yīng)是載流子電荷在相互垂直的電場(chǎng)和磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的。載流子風(fēng)生偏轉(zhuǎn)，干生出霍爾效應(yīng)。霍爾電壓的正負(fù)反映了半導(dǎo)體的導(dǎo)電類型。還可以由霍爾電壓確定多數(shù)載流子濃度和遷移率。重要術(shù)語(yǔ)解釋
電導(dǎo)率：關(guān)于載流子漂移的材料參數(shù)；可量化為漂移電流密度和電場(chǎng)強(qiáng)度之比。擴(kuò)散：粒子從高濃度區(qū)向低濃度區(qū)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程。
擴(kuò)散系數(shù)：關(guān)于粒子流動(dòng)與粒子濃度梯度之間的參數(shù)。擴(kuò)散電流：載流子擴(kuò)散形成的電流。
漂移：在電場(chǎng)作用下，載流子的運(yùn)動(dòng)過(guò)程。漂移電流：載流子漂移形成的電流
漂移速度：電場(chǎng)中載流子的平均漂移速度 愛(ài)因斯坦關(guān)系：擴(kuò)散系數(shù)和遷移率的關(guān)系
霍爾電壓：在霍爾效應(yīng)測(cè)量中，半導(dǎo)體上產(chǎn)生的橫向壓降 電離雜質(zhì)散射：載流子和電離雜質(zhì)原子之間的相互作用 晶格散射：載流子和熱震動(dòng)晶格原子之間的相互作用 遷移率：關(guān)于載流子漂移和電場(chǎng)強(qiáng)度的參數(shù) 電阻率：電導(dǎo)率的倒數(shù)；計(jì)算電阻的材料參數(shù)
飽和速度：電場(chǎng)強(qiáng)度增加時(shí)，載流子漂移速度的飽和值。半導(dǎo)體中的非平衡過(guò)剩載流子
第六章 半導(dǎo)體中的非平衡過(guò)剩載流子 小結(jié) 討論了過(guò)剩電子和空穴產(chǎn)生與復(fù)合的過(guò)程，定義了過(guò)剩載流子的產(chǎn)生率和復(fù)合率 2 過(guò)剩電子和空穴是一起運(yùn)動(dòng)的，而不是互相獨(dú)立的。這種現(xiàn)象稱為雙極疏運(yùn) 3 推導(dǎo)了雙極疏運(yùn)方程，并討論了其中系數(shù)的小注入和非本征摻雜約束條件。在這些條件下，過(guò)剩電子和空穴的共同漂移和擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)取決于少子的特性，這個(gè)結(jié)果就是半導(dǎo)體器件狀態(tài)的基本原理 討論了過(guò)剩載流子壽命的概念 分別分析了過(guò)剩載流子狀態(tài)作為時(shí)間的函數(shù) 作為空間的函數(shù)和同事作為實(shí)踐與空間的函數(shù)的情況 定義了電子和空穴的準(zhǔn)費(fèi)米能級(jí)。這些參數(shù)用于描述非平衡狀態(tài)下，電子和空穴的總濃度 8 半導(dǎo)體表面效應(yīng)對(duì)過(guò)剩電子和空穴的狀態(tài)產(chǎn)生影響。定義了表面復(fù)合速度 重要術(shù)語(yǔ)解釋 雙極擴(kuò)散系數(shù)：過(guò)剩載流子的有效擴(kuò)散系數(shù) 2 雙極遷移率：過(guò)剩載流子的有效遷移率 雙極疏運(yùn)：具有相同擴(kuò)散系數(shù)，遷移率和壽命的過(guò)剩電子和空穴的擴(kuò)散，遷移和復(fù)合過(guò)程 雙極輸運(yùn)方程：用時(shí)間和空間變量描述過(guò)剩載流子狀態(tài)函數(shù)的方程 5 載流子的產(chǎn)生：電子從價(jià)帶躍入導(dǎo)帶，形成電子-空穴對(duì)的過(guò)程 載流子的復(fù)合：電子落入價(jià)帶中的空能態(tài)（空穴）導(dǎo)致電子-空穴對(duì)消滅的過(guò)程 7 過(guò)剩載流子：過(guò)剩電子和空穴的過(guò)程 過(guò)剩電子：導(dǎo)帶中超出熱平衡狀態(tài)濃度的電子濃度 9 過(guò)?？昭ǎ簝r(jià)帶中超出熱平衡狀態(tài)濃度的空穴濃度 10 過(guò)剩少子壽命：過(guò)剩少子在復(fù)合前存在的平均時(shí)間 11 產(chǎn)生率：電子-空穴對(duì)產(chǎn)生的速率（#/cm3-ms）小注入：過(guò)剩載流子濃度遠(yuǎn)小于熱平衡多子濃度的情況 少子擴(kuò)散長(zhǎng)度：少子在復(fù)合前的平均擴(kuò)散距離：數(shù)學(xué)表示為D?，其中D和?分別為少子的擴(kuò)散系數(shù)和壽命 準(zhǔn)費(fèi)米能級(jí)：電子和空穴的準(zhǔn)費(fèi)米能級(jí)分別將電子和空穴的非平衡狀態(tài)濃度與本征載流子濃度以及本征費(fèi)米能級(jí)聯(lián)系起來(lái) 復(fù)合率：電子－空穴對(duì)復(fù)合的速率（#/cm3-s）16 表面態(tài)：半導(dǎo)體表面禁帶中存在的電子能態(tài)。
第七章
pn結(jié) 首先介紹了均勻摻雜的pn結(jié)。均勻摻雜pn結(jié)是指：半導(dǎo)體的一個(gè)區(qū)均勻摻雜了受主雜質(zhì)，而相鄰的區(qū)域均勻摻雜了施主雜質(zhì)。這種由同一種材料但導(dǎo)電類型相反的半導(dǎo)體組成的pn結(jié)稱為同質(zhì)結(jié) 在冶金結(jié)兩邊的p區(qū)與n區(qū)內(nèi)分別形成了空間電荷區(qū)或耗盡區(qū)。該區(qū)內(nèi)不存在任何可以移動(dòng)的電子或空穴，因而得名。由于n區(qū)內(nèi)的施主雜質(zhì)離子的存在，n區(qū)帶正電；同樣，由于p區(qū)內(nèi)受主雜質(zhì)離子存在，p區(qū)帶負(fù)電。由于耗盡區(qū)內(nèi)存在凈空間電荷密度，耗盡區(qū)內(nèi)有一個(gè)電場(chǎng)。電場(chǎng)的方向?yàn)橛蒼區(qū)指向p區(qū) 空間電荷區(qū)內(nèi)部存在電勢(shì)差。在零偏壓的條件下，該電勢(shì)差即內(nèi)建電勢(shì)差維持熱平衡狀態(tài)，并且在阻止n區(qū)內(nèi)多子電子向p區(qū)擴(kuò)散的同時(shí)，阻止p區(qū)內(nèi)多子空穴向n區(qū)擴(kuò)散。反偏電壓（n區(qū)相對(duì)于p區(qū)為正）增加了勢(shì)壘的高度，增加了空間電荷區(qū)的寬度，并且增強(qiáng)了電場(chǎng)。隨著反偏電壓的改變，耗盡區(qū)內(nèi)的電荷數(shù)量也改變。這個(gè)隨電壓改變的電荷量可以用來(lái)描述pn結(jié)的勢(shì)壘電容。線性緩變結(jié)是非均勻摻雜結(jié)的典型代表。本章我們推導(dǎo)出了有關(guān)線性緩變結(jié)的電場(chǎng)，內(nèi)建電勢(shì)差，勢(shì)壘電容的表達(dá)式。這些函數(shù)表達(dá)式與均勻摻雜結(jié)的情況是不同的 8 特定的摻雜曲線可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)特定的電容特性。超突變結(jié)是一種摻雜濃度從冶金結(jié)處開(kāi)始下降的特殊pn結(jié)。這種結(jié)非常適用于制作諧振電路中的變?nèi)荻O管。重要術(shù)語(yǔ)解釋
突變結(jié)近似：認(rèn)為從中性半導(dǎo)體區(qū)到空間電荷區(qū)的空間電荷密度有一個(gè)突然的不連續(xù) 內(nèi)建電勢(shì)差：熱平衡狀態(tài)下pn結(jié)內(nèi)p區(qū)與n區(qū)的靜電電勢(shì)差。耗盡層電容：勢(shì)壘電容的另一種表達(dá)式 耗盡區(qū)：空間電荷區(qū)的另一種表達(dá)
超變突結(jié)：一種為了實(shí)現(xiàn)特殊電容－電壓特性而進(jìn)行冶金結(jié)處高摻雜的pn結(jié)，其特點(diǎn)為pn結(jié)一側(cè)的摻雜濃度由冶金結(jié)處開(kāi)始下降 勢(shì)壘電容（結(jié)電容）：反向偏置下pn結(jié)的電容
線性緩變結(jié)：冶金結(jié)兩側(cè)的摻雜濃度可以由線性分布近似的pn結(jié) 冶金結(jié)：pn結(jié)內(nèi)p型摻雜與n型摻雜的分界面。
單邊突變結(jié)：冶金結(jié)一側(cè)的摻雜濃度遠(yuǎn)大于另一側(cè)的摻雜濃度的pn結(jié)
反偏：pn結(jié)的n區(qū)相對(duì)于p區(qū)加正電壓，從而使p區(qū)與n區(qū)之間勢(shì)壘的大小超過(guò)熱平衡狀態(tài)時(shí)勢(shì)壘的大小
空間電荷區(qū)：冶金結(jié)兩側(cè)由于n區(qū)內(nèi)施主電離和p區(qū)內(nèi)受主電離而形成的帶凈正電與負(fù)電的區(qū)域
空間電荷區(qū)寬度：空間電荷區(qū)延伸到p區(qū)與n區(qū)內(nèi)的距離，它是摻雜濃度與外加電壓的函數(shù)
變?nèi)荻O管：電容隨著外加電壓的改變而改變的二極管。
第八章 pn結(jié)二極管 小結(jié) 當(dāng)pn結(jié)外加正偏電壓時(shí)（p區(qū)相對(duì)與n區(qū)為正），pn結(jié)內(nèi)部的勢(shì)壘就會(huì)降低，于是p區(qū)空穴與n區(qū)電子就會(huì)穿過(guò)空間電荷區(qū)流向相應(yīng)的區(qū)域 本章推導(dǎo)出了與n區(qū)空間電荷區(qū)邊緣處的少子空穴濃度和p區(qū)空間電荷區(qū)邊緣處的少子濃度相關(guān)的邊界條件 注入到n區(qū)內(nèi)的空穴與注入到p區(qū)內(nèi)的電子成為相應(yīng)區(qū)域內(nèi)的過(guò)剩少子。過(guò)剩少子的行為由第六章中推導(dǎo)的雙極輸運(yùn)方程來(lái)描述。求出雙極輸運(yùn)方程的解并將邊界條件代入，就可以求出n區(qū)與p區(qū)內(nèi)穩(wěn)態(tài)少數(shù)載流子的濃度分布 由于少子濃度梯度的存在，pn結(jié)內(nèi)存在少子擴(kuò)散電流。少子擴(kuò)散電流產(chǎn)生了pn結(jié)二極管的理想電流－電壓關(guān)系 本章得出了pn結(jié)二極管的小信號(hào)模型。最重要的兩個(gè)參數(shù)是擴(kuò)散電阻與擴(kuò)散電容 反偏pn結(jié)的空間電荷區(qū)內(nèi)產(chǎn)生了過(guò)剩載流子。在電場(chǎng)的作用下，這些載流子被掃處了空間電荷區(qū)，形成反偏產(chǎn)生電流。產(chǎn)生電流是二極管反偏電流的一個(gè)組成部分。Pn結(jié)正偏時(shí)，穿過(guò)空間電荷區(qū)的過(guò)剩載流子可能發(fā)生復(fù)合，產(chǎn)生正偏復(fù)合電流。復(fù)合電流是pn結(jié)正偏電流的另一個(gè)組成部分 當(dāng)pn結(jié)的外加反偏電壓足夠大時(shí)，就會(huì)發(fā)生雪崩擊穿。此時(shí)，pn結(jié)體內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)較大的反偏電流。擊穿電壓為pn結(jié)摻雜濃度的函數(shù)。在單邊pn結(jié)中，擊穿電壓是低摻雜一側(cè)摻雜濃度的函數(shù) 當(dāng)pn結(jié)由正偏狀態(tài)轉(zhuǎn)換到反偏狀態(tài)時(shí)，pn結(jié)內(nèi)存儲(chǔ)的過(guò)剩少數(shù)載流子會(huì)被移走，即電容放電。放電時(shí)間稱為存儲(chǔ)時(shí)間，它是二極管 開(kāi)關(guān)速度的一個(gè)限制因素 重要術(shù)語(yǔ)解釋
雪崩擊穿：電子和空穴穿越空間電荷區(qū)時(shí)，與空間電荷區(qū)內(nèi)原子的電子發(fā)生碰撞產(chǎn)生電子－空穴對(duì)，在pn結(jié)內(nèi)形成一股很大的反偏電流，這個(gè)過(guò)程就稱為雪崩擊穿。齊納擊穿：重?fù)诫s的PN結(jié)由于隧穿效應(yīng)發(fā)生的PN結(jié)擊穿機(jī)制
載流子注入：外加偏壓時(shí)，pn結(jié)體內(nèi)載流子穿過(guò)空間電荷區(qū)進(jìn)入p區(qū)或n區(qū)的過(guò)程 臨界電場(chǎng)：發(fā)生擊穿時(shí)pn結(jié)空間電荷區(qū)的最大電場(chǎng)強(qiáng)度 擴(kuò)散電容：正偏pn結(jié)內(nèi)由于少子的存儲(chǔ)效應(yīng)而形成的電容 擴(kuò)散電導(dǎo)：正偏pn結(jié)的低頻小信號(hào)正弦電流與電壓的比值 擴(kuò)散電阻：擴(kuò)散電導(dǎo)的倒數(shù) 正偏：p區(qū)相對(duì)于n區(qū)加正電壓。此時(shí)結(jié)兩側(cè)的電勢(shì)差要低于熱平衡時(shí)的值 產(chǎn)生電流：pn結(jié)空間電荷區(qū)內(nèi)由于電子－空穴對(duì)熱產(chǎn)生效應(yīng)形成的反偏電流 長(zhǎng)二極管：電中性p區(qū)與n區(qū)的長(zhǎng)度大于少子擴(kuò)散長(zhǎng)度的二極管。
復(fù)合電流：穿越空間電荷區(qū)時(shí)發(fā)生復(fù)合的電子與空穴所產(chǎn)生的正偏pn結(jié)電流 反向飽和電流：電中性p區(qū)與n區(qū)中至少有一個(gè)區(qū)的長(zhǎng)度小于少子擴(kuò)散長(zhǎng)度的pn結(jié)二極管。存儲(chǔ)時(shí)間：當(dāng)pn結(jié)二極管由正偏變?yōu)榉雌珪r(shí)，空間電荷區(qū)邊緣的過(guò)剩少子濃度由穩(wěn)態(tài)值變成零所用的時(shí)間 第九章
小結(jié)：輕摻雜半導(dǎo)體上的金屬可以和半導(dǎo)體形成整流接觸，這種接觸稱為肖特基勢(shì)壘二極管。金屬與半導(dǎo)體間的理想勢(shì)壘高度會(huì)因金屬功函數(shù)和半導(dǎo)體的電子親和能的不同而不同。了解功函數(shù)和電子親和能的定義。
當(dāng)在n型半導(dǎo)體和金屬之間加上一個(gè)正電壓是（即反偏），半導(dǎo)體與金屬之間的勢(shì)壘增加，因此基本上沒(méi)有載流子的流動(dòng)。當(dāng)金屬與n型半導(dǎo)體間加上一個(gè)正電壓時(shí)（即正偏），半導(dǎo)體與金屬間的勢(shì)壘降低，因此電子很容易從半導(dǎo)體流向金屬，這種現(xiàn)象稱為熱電子發(fā)射。肖特基勢(shì)壘二極管的理想i-v關(guān)系與pn結(jié)二極管的相同。然而，電流值的數(shù)量級(jí)與pn結(jié)二極管的不同，肖特基二極管的開(kāi)關(guān)速度要快一些。另外，肖特基二極管的反向飽和電流比pn結(jié)的大，所以在達(dá)到與pn結(jié)二極管一樣的電流時(shí)，肖特基二極管需要的正的偏壓要低。金屬-半導(dǎo)體也可能想成歐姆接觸，這種接觸的接觸電阻很低，使得結(jié)兩邊導(dǎo)通時(shí)的壓降很小，是一種非整流接觸。
兩種不同能帶系的半導(dǎo)體材料可以形成半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)。異質(zhì)結(jié)一個(gè)有用的特性就是能在表面形成勢(shì)壘。在與表面垂直的方向上，電子的活動(dòng)會(huì)受到勢(shì)肼的限制，但電子在其他的兩個(gè)方向可以自由的流動(dòng)。重要術(shù)語(yǔ)解釋：
反型異質(zhì)結(jié)：參雜劑在冶金結(jié)處變化的異質(zhì)結(jié)。
電子親和規(guī)則：這個(gè)規(guī)則是指，在一個(gè)理想的異質(zhì)結(jié)中，導(dǎo)帶處的不連續(xù)性是由于兩種半導(dǎo)體材料的電子親和能是不同的引起的。
異質(zhì)結(jié)：兩種不同的半導(dǎo)體材料接觸形成的結(jié)。
鏡像力降低效應(yīng)：由于電場(chǎng)引起的金屬-半導(dǎo)體接觸處勢(shì)壘峰值降低的現(xiàn)象。同型異質(zhì)結(jié)：參雜劑在冶金結(jié)處不變的異質(zhì)結(jié)。
歐姆接觸：金屬半導(dǎo)體接觸電阻很低，且在結(jié)兩邊都能形成電流的接觸。理查德森常數(shù)：肖特基二極管中的I-V關(guān)系中的一個(gè)參數(shù)A*。肖特基勢(shì)壘高度：金屬-半導(dǎo)體結(jié)中從金屬到半導(dǎo)體的勢(shì)壘Φbn。肖特基效應(yīng)：鏡像力降低效應(yīng)的另一種形式。
單位接觸電阻：金屬半導(dǎo)體接觸的J-V曲線在V=0是的斜率的倒數(shù)。熱電子發(fā)射效應(yīng)：載流子具有足夠的熱能時(shí)，電荷流過(guò)勢(shì)壘的過(guò)程。隧道勢(shì)壘：一個(gè)薄勢(shì)壘，在勢(shì)壘中，其主要作用的電流是隧道電流。
二維電子氣：電子堆積在異質(zhì)結(jié)表面的勢(shì)肼中，但可以沿著其他兩個(gè)方向自由流動(dòng)。第十章 小結(jié)：
有兩種類型的的雙極晶體管，即npn和pnp型。每一個(gè)晶體管都有三個(gè)不同的參雜區(qū)和兩個(gè)pn結(jié)。中心區(qū)域（基區(qū)）非常窄，所以這兩個(gè)結(jié)成為相互作用結(jié)。晶體管工作于正向有源區(qū)時(shí)，B-E結(jié)正偏，B-C結(jié)反偏。發(fā)射區(qū)中的多子注入基區(qū)，在那里，他們變成少子。少子擴(kuò)散過(guò)基區(qū)進(jìn)入B-C結(jié)空間電荷區(qū)，在那里，他們被掃入集電區(qū)。當(dāng)晶體管工作再正向有源區(qū)時(shí)，晶體管一端的電流（集電極電流）受另外兩個(gè)端點(diǎn)所施加的電壓（B-E結(jié)電壓）的控制。這就是其基本的工作原理。
晶體管的三個(gè)擴(kuò)散區(qū)有不同的少子濃度分布。器件中主要的電流由這些少子的擴(kuò)散決定。共基極電流增益是三個(gè)因子的函數(shù)----發(fā)射極注入效率系數(shù)，基區(qū)輸運(yùn)系數(shù)和復(fù)合系數(shù)。發(fā)射極注入效率考慮了從基區(qū)注入到發(fā)射區(qū)的載流子，基區(qū)輸運(yùn)系數(shù)反映了載流子在基區(qū)的復(fù)合，復(fù)合系數(shù)反映了載流子在正偏發(fā)射結(jié)內(nèi)部的復(fù)合?？紤]了幾個(gè)非理想效應(yīng)：
1.基區(qū)寬度調(diào)制效應(yīng)，說(shuō)著說(shuō)是厄爾利效應(yīng)----中性基區(qū)寬度隨B-C結(jié)電壓變化而發(fā)生變化，于是集電極電流隨B-C結(jié)或C-E結(jié)電壓變化而變化。
2.大注入效應(yīng)使得集電極電流隨C-E結(jié)電壓增加而以低速率增加。3.發(fā)射區(qū)禁帶變窄效應(yīng)是的發(fā)射區(qū)參雜濃度非常高時(shí)發(fā)射效率變小。4.電流集邊效應(yīng)使得發(fā)射極邊界的電流密度大于中心位置的電流密度。5.基區(qū)非均勻摻雜在基區(qū)中感生出靜電場(chǎng)，有助于少子度越基區(qū)。6.兩種擊穿機(jī)制----穿通和雪崩擊穿。
晶體管的三種等效電路或者數(shù)學(xué)模型。E-M模型和等效電路對(duì)于晶體管的所有工作模式均適用?；鶇^(qū)為非均勻摻雜時(shí)使用G-P模型很方便。小信號(hào)H-P模型適用于線性放大電路的正向有源晶體管。
晶體管的截止頻率是表征晶體管品質(zhì)的一個(gè)重要參數(shù)，他是共發(fā)射極電流增益的幅值變?yōu)?時(shí)的頻率。頻率響應(yīng)是E-B結(jié)電容充電時(shí)間、基區(qū)度越時(shí)間、集電結(jié)耗盡區(qū)度越時(shí)間和集電結(jié)電容充電時(shí)間的函數(shù)。
雖然開(kāi)關(guān)應(yīng)用涉及到電流和電壓較大的變化，但晶體管的開(kāi)關(guān)特性和頻率上限直接相關(guān)，開(kāi)關(guān)特性的一個(gè)重要的參數(shù)是點(diǎn)和存儲(chǔ)時(shí)間，它反映了晶體管有飽和態(tài)轉(zhuǎn)變變成截止態(tài)的快慢。
重要術(shù)語(yǔ)解釋：
1、a截止頻率：共基極電流增益幅值變?yōu)槠涞皖l值的1根號(hào)2時(shí)的頻率，就是截止頻率。
2、禁帶變窄：隨著發(fā)射區(qū)中摻雜，禁帶的寬度減小。
3、基區(qū)渡越時(shí)間：少子通過(guò)中性基區(qū)所用的時(shí)間。
4、基區(qū)輸運(yùn)系數(shù)：共基極電流增益中的一個(gè)系數(shù)，體現(xiàn)了中性基區(qū)中載流子的復(fù)合。
5、基區(qū)寬度調(diào)制效應(yīng)：隨C-E結(jié)電壓或C-B結(jié)電壓的變化，中性基區(qū)寬度的變化。
6、B截止效率：共發(fā)射極電流增益幅值下降到其頻值的1根號(hào)2時(shí)的頻率。
7、集電結(jié)電容充電時(shí)間：隨發(fā)射極電流變化，B-C結(jié)空間電荷區(qū)和急電區(qū)-襯底結(jié)空間電荷區(qū)寬度發(fā)生變化的時(shí)間常數(shù)。
8、集電結(jié)耗盡區(qū)渡越時(shí)間：載流子被掃過(guò)B-C結(jié)空間電荷區(qū)所需的時(shí)間。
9、共基極電流增益：集電極電流與發(fā)射極電流之比。
10、共發(fā)射極電流增益：集電極電流與基極電流之比。
11、電流集邊：基極串聯(lián)電阻的橫向壓降使得發(fā)射結(jié)電流為非均勻值。
12、截止：晶體管兩個(gè)結(jié)均加零偏或反偏時(shí)，晶體管電流為零的工作狀態(tài)。
13、截止頻率：共發(fā)射極電流增益的幅值為1時(shí)的頻率。
14、厄爾利電壓：反向延長(zhǎng)晶體管的I-V特性曲線與電壓軸交點(diǎn)的電壓的絕對(duì)值。
15、E-B結(jié)電容充電時(shí)間：發(fā)射極電流的變化引起B(yǎng)-E結(jié)空間電荷區(qū)寬度變化所需的時(shí)間。
16、發(fā)射極注入效率系數(shù)：共基極電流增益的一個(gè)系數(shù)，描述了載流子從基區(qū)向發(fā)射區(qū)的注入。
17、正向有源：B-E結(jié)正偏、B-C結(jié)反偏時(shí)的工作模式。
18、反向有源：B-E結(jié)反偏、B-C結(jié)正偏時(shí)的工作模式。
19、飽和：B-E結(jié)正偏、B-C結(jié)正偏時(shí)的工作模式。20、截止：B-E結(jié)反偏、B-C結(jié)反偏時(shí)的工作模式。
21、輸出電導(dǎo)：集電極電流對(duì)C-E兩端電壓的微分之比。
這一章討論了MOSFET的基本物理結(jié)構(gòu)和特性
MOSFET的核心為MOS電容器。與氧化物-半導(dǎo)體界面相鄰的半導(dǎo)體能帶是彎曲的，他由加載MOS電容器上的電壓決定。表面處導(dǎo)帶和價(jià)帶相對(duì)于費(fèi)米能級(jí)的位置是MOS電容器電壓的函數(shù)。
氧化層-半導(dǎo)體界面處的半導(dǎo)體表面可通過(guò)施加正偏柵壓由到發(fā)生反型，或者通過(guò)施加負(fù)柵壓由n型到p型發(fā)生發(fā)型。因此在于氧化層相鄰處產(chǎn)生了反型層流動(dòng)電荷。基本MOS場(chǎng)效應(yīng)原理是有反型層電荷密度的調(diào)制作用體現(xiàn)的
討論了MOS電容器的C-V特性。例如，等價(jià)氧化層陷阱電荷密度和界面態(tài)密度可由C-V測(cè)量方法決定
兩類基本的MOSFET為n溝和p溝，n溝中的電流由反型層電子的流動(dòng)形成，p溝中的電流由反型層空穴流動(dòng)形成。這兩類器件都可以是增強(qiáng)型的，通常情況下器件是關(guān)的，需施加一個(gè)柵壓才能使器件開(kāi)啟；也可以是耗盡型的，此時(shí)在通常情況下器件是開(kāi)的，需施加一個(gè)柵壓才能使器件關(guān)閉
平帶電壓是滿足條件時(shí)所加的柵壓，這時(shí)導(dǎo)帶和價(jià)帶不發(fā)生彎曲，并且半導(dǎo)體中沒(méi)有空間電荷區(qū)。平帶電壓時(shí)金屬-氧化層勢(shì)壘的高度、半導(dǎo)體-氧化層勢(shì)壘高度以及固定氧化層陷阱電荷數(shù)量的函數(shù)
閾值電壓是指半導(dǎo)體表面達(dá)到閾值反型點(diǎn)時(shí)所加的柵壓，此時(shí)反型層電荷密度的大小等于半導(dǎo)體摻雜濃度。閾值電壓是平帶電壓、半導(dǎo)體摻雜濃度和氧化層厚度的函數(shù)。
MOSFET中的電流是由反型層載流子在漏源之間的流動(dòng)形成的。反型層電荷密度和溝道電導(dǎo)是由柵壓控制，這意味著溝道電流被柵壓控制
當(dāng)晶體管偏置在非飽和區(qū)（VDS
實(shí)際的MOSFET是一個(gè)四端器件，在襯底或體為第四端。隨著反偏源-襯底電壓的增加，閾值電壓增大。在源端和襯底不存在電學(xué)連接的集成電路中，襯底偏置效應(yīng)變得很重要。討論了含有電容的MOSFET小信號(hào)等效電路。分析了影響頻率限制的MOSFET的一些物理因素。特別的，由于密勒效應(yīng)，漏源交替電容成為了MOSFET頻率響應(yīng)的一個(gè)制約罌粟。作為器件頻率響應(yīng)的一個(gè)特點(diǎn)，截止頻率反比于溝道長(zhǎng)度，因此，溝道長(zhǎng)度的減小將導(dǎo)致MOSFET頻率性能的提高
簡(jiǎn)要討論了n溝和p溝器件制作在同一塊芯片上的CMOS技術(shù)。被電學(xué)絕緣的p型和n型襯底區(qū)時(shí)電容兩類晶體管的必要條件。有不同的工藝來(lái)實(shí)現(xiàn)這一結(jié)構(gòu)。CMOS結(jié)構(gòu)中遇到的一個(gè)潛在問(wèn)題是閂鎖現(xiàn)象，即可能發(fā)生在四層pnpn結(jié)構(gòu)中的高電流、低電壓情況 MOSFET可以分為：n溝道和p溝道（導(dǎo)電類型不同），增強(qiáng)型和耗盡型（零柵壓時(shí)反型層是否存在）。重要術(shù)語(yǔ)解釋
對(duì)基層電荷：由于熱平衡載流子濃度過(guò)剩而在氧化層下面產(chǎn)生的電荷 體電荷效應(yīng)：由于漏源電壓改變而引起的沿溝道長(zhǎng)度方向上的空間電荷寬度改變所導(dǎo)致的漏電流偏離理想情況
溝道電導(dǎo)：當(dāng)VDS?0時(shí)漏電流與漏源電壓改變的過(guò)程
CMOS：互補(bǔ)MOS；將p溝和n溝器件制作在同一芯片上的電路工藝 截至頻率：輸入交流柵電流等于輸處交流漏電流時(shí)的信號(hào)頻率 耗盡型MOSFET：必須施加?xùn)烹妷翰拍荜P(guān)閉的一類MOSFET 增強(qiáng)型MOSFET：必須施加?xùn)烹妷翰拍荛_(kāi)啟的一類MOSFET
等價(jià)固定氧化層電荷：與氧化層－半導(dǎo)體界面緊鄰的氧化層中的有效固定電荷，用Q'SS表示。
平帶電壓：平帶條件發(fā)生時(shí)所加的柵壓，此時(shí)在氧化層下面的半導(dǎo)體中沒(méi)有空閑電荷區(qū) 柵電容充電時(shí)間：由于柵極信號(hào)變化引起的輸入柵電容的充電或放電時(shí)間 界面態(tài)：氧化層－半導(dǎo)體界面處禁帶寬度中允許的電子能態(tài)
反型層電荷：氧化層下面產(chǎn)生的電荷，它們與半導(dǎo)體摻雜的類型是相反的 反型層遷移率：反型層中載流子的遷移率
閂鎖：比如在CMOS電路中那樣，可能發(fā)生在四層pnpn結(jié)構(gòu)中的高電流 低電壓現(xiàn)象 最大空間電荷區(qū)寬度：閾值反型時(shí)氧化層下面的空間電荷區(qū)寬度
金屬－半導(dǎo)體功函數(shù)差：金屬功函數(shù)和電子親和能之差的函數(shù)，用?ms表示
臨界反型：當(dāng)柵壓接近或等于閾值電壓時(shí)空間電荷寬度的微弱改變，并且反型層電荷密度等于摻雜濃度時(shí)的情形
柵氧化層電容：氧化層介電常數(shù)與氧化層厚度之比，表示的是單位面積的電容，記為Cox 飽和：在漏端反型電荷密度為零且漏電流不再是漏源電壓的函數(shù)的情形 強(qiáng)反型：反型電荷密度大于摻雜濃度時(shí)的情形 閾值反型點(diǎn)：反型電荷密度等于摻雜濃度時(shí)的情形 閾值電壓：達(dá)到閾值反型點(diǎn)所需的柵壓
跨導(dǎo)：漏電流的改變量與其對(duì)應(yīng)的柵壓該變量之比 弱反型：反型電流密度小于摻雜濃度時(shí)的情形
第三篇：《半導(dǎo)體物理與器件》教學(xué)大綱講解
物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院
《半導(dǎo)體物理與器件》教學(xué)大綱
課程類別：專業(yè)方向
課程性質(zhì)：必修
英文名稱：Semiconductor Physics and Devices 總學(xué)時(shí)：
講授學(xué)時(shí)：48 學(xué)分：
先修課程：量子力學(xué)、統(tǒng)計(jì)物理學(xué)、固體物理學(xué)等 適用專業(yè)：應(yīng)用物理學(xué)(光電子技術(shù)方向)開(kāi)課單位：物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院
一、課程簡(jiǎn)介
本課程是應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)(光電子技術(shù)方向)的一門(mén)重要專業(yè)方向課程。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生能夠結(jié)合各種半導(dǎo)體的物理效應(yīng)掌握常用和特殊半導(dǎo)體器件的工作原理，從物理角度深入了解各種半導(dǎo)體器件的基本規(guī)律。獲得在本課程領(lǐng)域內(nèi)分析和處理一些最基本問(wèn)題的初步能力，為開(kāi)展課題設(shè)計(jì)和獨(dú)立解決實(shí)際工作中的有關(guān)問(wèn)題奠定一定的基礎(chǔ)。
二、教學(xué)內(nèi)容及基本要求
第一章：固體晶格結(jié)構(gòu)
（4學(xué)時(shí)）教學(xué)內(nèi)容： 1.1半導(dǎo)體材料 1.2固體類型 1.3空間晶格 1.4原子價(jià)鍵
1.5固體中的缺陷與雜質(zhì) 1.6半導(dǎo)體材料的生長(zhǎng) 教學(xué)要求：
1、了解半導(dǎo)體材料的特性, 掌握固體的基本結(jié)構(gòu)類型；
2、掌握描述空間晶格的物理參量, 了解原子價(jià)鍵類型；
3、了解固體中缺陷與雜質(zhì)的類型；
4、了解半導(dǎo)體材料的生長(zhǎng)過(guò)程。授課方式：講授
第二章：量子力學(xué)初步
（4學(xué)時(shí)）教學(xué)內(nèi)容：
2.1量子力學(xué)的基本原理 2.2薛定諤波動(dòng)方程
2.3薛定諤波動(dòng)方程的應(yīng)用 2.4原子波動(dòng)理論的延伸 教學(xué)要求：
1、掌握量子力學(xué)的基本原理，掌握波動(dòng)方程及波函數(shù)的意義；
2、掌握薛定諤波動(dòng)方程在自由電子、無(wú)限深勢(shì)阱、階躍勢(shì)函數(shù)、矩形勢(shì)壘中應(yīng)用；
3、了解波動(dòng)理論處理單電子原子模型。授課方式：講授
第三章：固體量子理論初步
（4學(xué)時(shí)）
應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)
教學(xué)內(nèi)容：
3.1允帶與禁帶格 3.2固體中電的傳導(dǎo) 3.3三維擴(kuò)展
3.4狀態(tài)密度函數(shù) 3.5統(tǒng)計(jì)力學(xué) 教學(xué)要求：
1、掌握能帶結(jié)構(gòu)的基本特點(diǎn)，掌握固體中電的傳導(dǎo)過(guò)程；
2、掌握能帶結(jié)構(gòu)的三維擴(kuò)展，掌握電子的態(tài)密度分布；
3、掌握費(fèi)密-狄拉克分布和玻耳茲曼分布。授課方式：講授
第四章：平衡半導(dǎo)體
（6學(xué)時(shí)）教學(xué)內(nèi)容：
4.1半導(dǎo)體中的載流子 4.2摻雜原子與能級(jí) 4.3非本征半導(dǎo)體
4.4施主與受主的統(tǒng)計(jì)學(xué)分布 4.5電中性狀態(tài) 4.6費(fèi)密能級(jí)的位置 教學(xué)要求：
1、掌握本征載流字電子和空穴的平衡分布；
2、掌握摻雜原子的作用，掌握非本征載流字電子和空穴的平衡分布；
3、掌握完全電離和束縛態(tài)，掌握補(bǔ)償半導(dǎo)體平衡電子和空穴濃度；
4、掌握費(fèi)密能級(jí)隨摻雜濃度和溫度的變化。授課方式：講授
第五章：載流子輸運(yùn)現(xiàn)象
（4學(xué)時(shí)）教學(xué)內(nèi)容：
5.1載流子的漂移運(yùn)動(dòng) 5.2載流子擴(kuò)散 5.3雜質(zhì)梯度分布 5.4霍爾效應(yīng) 教學(xué)要求：
1、掌握載流子漂移運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，掌握載流子漂移擴(kuò)散的規(guī)律；
2、了解雜質(zhì)梯度分布規(guī)律，了解霍爾效應(yīng)現(xiàn)象。授課方式：講授
第六章：非平衡過(guò)剩載流子
（6學(xué)時(shí)）教學(xué)內(nèi)容：
6.1載流子的產(chǎn)生與復(fù)合 6.2過(guò)剩載流子的性質(zhì) 6.3雙極輸運(yùn) 6.4準(zhǔn)費(fèi)密能級(jí)
6.5過(guò)剩載流子的壽命 6.6表面效應(yīng) 教學(xué)要求：
物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院
1、掌握載流子產(chǎn)生與復(fù)合的規(guī)律，掌握連續(xù)性方程與擴(kuò)散方程；
2、掌握雙極輸運(yùn)方程的推導(dǎo)與應(yīng)用，掌握準(zhǔn)費(fèi)密能級(jí)的確定；
3、了解肖克萊-里德-霍爾復(fù)合理論及非本征摻雜和小注入的約束條件；
4、了解表面態(tài)與表面復(fù)合速。授課方式：講授
第七章：PN結(jié)
（2學(xué)時(shí)）教學(xué)內(nèi)容：
7.1 PN結(jié)的基本結(jié)構(gòu) 7.2零偏 7.3反偏
7.4非均勻摻雜PN結(jié) 教學(xué)要求：
1、掌握PN結(jié)的基本結(jié)構(gòu)，掌握內(nèi)建電勢(shì)差與空間電荷區(qū)寬度；
2、掌握勢(shì)壘電容與單邊突變結(jié)，了解線性緩變結(jié)與超突變結(jié)。授課方式：講授
第八章：PN結(jié)二極管
（4學(xué)時(shí)）教學(xué)內(nèi)容： 8.1 PN結(jié)電流
8.2 PN結(jié)的小信號(hào)模型 8.3產(chǎn)生與復(fù)合電流 8.4結(jié)擊穿
8.5電荷存儲(chǔ)與二極管瞬態(tài) 8.6隧道二極管 教學(xué)要求：
1、掌握PN結(jié)內(nèi)電荷流動(dòng)的定性描述，掌握擴(kuò)散電阻與等效電路；
2、掌握反偏產(chǎn)生電流正偏復(fù)合電流；
3、了解結(jié)擊穿的物理圖像，了解關(guān)瞬態(tài)與開(kāi)瞬態(tài)，了解隧道二極管的基本特征。
授課方式：講授
第九章：雙極晶體管
（6學(xué)時(shí)）教學(xué)內(nèi)容：
10.1雙極晶體管的工作原理 10.2少子的分布
10.3低頻共基極電流增益 10.4非理想效應(yīng) 10.5等效電路模型 10.6頻率上限 教學(xué)要求：
1、掌握雙極晶體管的工作原理，掌握少子的分布規(guī)律；
2、了解有用因素及電流增益的數(shù)學(xué)表達(dá)式；
3、掌握基區(qū)寬度調(diào)制效應(yīng)及大注入效應(yīng)；
4、了解Ebers-Moll模型及Gummel-Poon模型；
5、了解延時(shí)因子的概念及晶體管截止頻率。授課方式：講授
應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)
第十章：MOS場(chǎng)效應(yīng)管（1）
（4學(xué)時(shí)）教學(xué)內(nèi)容：
11.1雙端MOS結(jié)構(gòu) 11.2電容—電壓特性 11.3MOSFET基本原理 11.4頻率限制特性 11.5CMOS技術(shù) 教學(xué)要求：
1、掌握能帶圖、耗盡層厚度、功函數(shù)、平帶電壓、閾值電壓、電荷分布；
2、掌握理想C-V特性及頻率特性；
3、掌握MOSFET的結(jié)構(gòu)及電流--電壓關(guān)系的數(shù)學(xué)推導(dǎo)；
4、了解小信號(hào)等效電路，了解CMOS制備技術(shù)。授課方式：講授
第十一章：MOS場(chǎng)效應(yīng)管（2）
教學(xué)內(nèi)容：
12.1非理想效應(yīng)
12.2MOSFET按比例縮小理論 12.3閾值電壓的修正 12.4附加電學(xué)特性 12.5輻射和熱電子效應(yīng) 教學(xué)要求：
1、掌握亞閾值電導(dǎo)與溝道長(zhǎng)度調(diào)制效應(yīng)；
2、了解恒定電場(chǎng)按比例縮小，了解短溝道效應(yīng)和窄溝道效應(yīng)；
3、了解擊穿電壓及輕摻雜漏晶體管；
4、了解輻射引入的氧化層電荷及輻射引入的界面態(tài)。
4學(xué)時(shí)）
（
第四篇：有機(jī)半導(dǎo)體材料與器件課程教學(xué)大綱
《有機(jī)半導(dǎo)體材料與器件》課程教學(xué)大綱
一、課程說(shuō)明
（一）課程名稱、所屬專業(yè)、課程性質(zhì)、學(xué)分； 課程名稱：（中文）有機(jī)半導(dǎo)體材料與器件；
（英文）Organic semiconductor materials and devices 所屬專業(yè)：物理學(xué)專業(yè)、微電子科學(xué)與工程專業(yè)及光信息科學(xué)與技術(shù)類專業(yè) 課程性質(zhì)：專業(yè)選修課程 學(xué) 分：3 課 時(shí)：54課時(shí)
（二）課程簡(jiǎn)介、目標(biāo)與任務(wù)；
《有機(jī)半導(dǎo)體材料與器件》是一門(mén)新興交叉和前沿學(xué)科，是將電子科學(xué)與有機(jī)材料科學(xué)緊密結(jié)合在一起的一門(mén)尖端學(xué)科。它憑借著有機(jī)光電材料及半導(dǎo)體材料獨(dú)特的分子特性、軟物質(zhì)行為和超分子結(jié)構(gòu)，已成為繼真空電子、固體電子、光電子之后的國(guó)際研究熱點(diǎn)。當(dāng)前有機(jī)半導(dǎo)體材料與器件研究已經(jīng)從基礎(chǔ)研究走向產(chǎn)業(yè)化開(kāi)發(fā)，并滲透到許多領(lǐng)域而迅猛發(fā)展，為人類文明與科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步做出日益突出的貢獻(xiàn)。
本課程研究有機(jī)半導(dǎo)體材料及其光電子器件，講解光電信息技術(shù)領(lǐng)域中有機(jī)半導(dǎo)體材料與器件所涉及的相關(guān)原理、技術(shù)及應(yīng)用，是一門(mén)發(fā)展極為迅速、實(shí)踐性很強(qiáng)的應(yīng)用學(xué)科。學(xué)習(xí)本課程的目標(biāo)是掌握有機(jī)材料及器件的基本理論、器件原理，了解該領(lǐng)域的最新成就和應(yīng)用前景，進(jìn)一步拓寬專業(yè)口徑，擴(kuò)大知識(shí)面，為學(xué)生將來(lái)進(jìn)入有機(jī)電子、信息科學(xué)領(lǐng)域打下基礎(chǔ)。
課程根據(jù)專業(yè)的特點(diǎn)，重點(diǎn)掌握目前有機(jī)光電功能材料與器件基本工作原理及其技術(shù)、了解和掌握最新國(guó)際發(fā)展趨勢(shì)，使學(xué)生獲得對(duì)有機(jī)半導(dǎo)體光、電子器件分析和設(shè)計(jì)的基本能力，掌握分析和解決實(shí)際問(wèn)題的方法與途徑，重視理論與實(shí)踐的結(jié)合，以便為進(jìn)一步開(kāi)展有機(jī)光、電子相關(guān)研究奠定基礎(chǔ)。
（三）先修課程要求，與先修課與后續(xù)相關(guān)課程之間的邏輯關(guān)系和內(nèi)容銜接； 本課程涵蓋多學(xué)科領(lǐng)域，其中主要的學(xué)科是半導(dǎo)體物理學(xué)、半導(dǎo)體材料學(xué)，同時(shí)還需要具備有機(jī)化學(xué)和半導(dǎo)體器件的基本知識(shí)，并且還要應(yīng)用半導(dǎo)體平面工藝技術(shù)等，因此本課程需要先修的課程包括：半導(dǎo)體物理、有機(jī)化學(xué)、半導(dǎo)體材料、半導(dǎo)體器件及半導(dǎo)體工藝等。
（四）教材與主要參考書(shū)。教材：
《分子材料與薄膜器件》，賀慶國(guó)、胡文平、白鳳蓮等編，化學(xué)工業(yè)出版社，2010 主要參考書(shū)：
1.黃春輝等，《光電功能超薄膜》，北京大學(xué)出版社 2.朱道本等，《有機(jī)固體》，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社
3.黃春輝等，《有機(jī)電致發(fā)光材料與器件導(dǎo)論》，復(fù)旦大學(xué)出版社 4.M.Pope, Clarendon Press，《Electronic processes in organic crystals》，Oxford
5.Joseph Shinar, 《Organic light emitting devices》, Springer 6.馬丁.波普，《有機(jī)晶體中的電子過(guò)程》，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 7.高觀志等，《固體中的電輸運(yùn)》，科學(xué)出版社 8.黃維等，《有機(jī)電子學(xué)》，科學(xué)出版社
二、課程內(nèi)容與安排 課程簡(jiǎn)介（緒論）第一章 有機(jī)材料與電子學(xué) § 1.1 有機(jī)材料概念及發(fā)展簡(jiǎn)史 § 1.2 電子學(xué)與有機(jī)材料
§ 1.3 有機(jī)半導(dǎo)體與無(wú)機(jī)半導(dǎo)體比較 § 1.4 有機(jī)光電材料中的電子過(guò)程及相關(guān)性質(zhì) § 1.5 有機(jī)電子學(xué)及其應(yīng)用
§ 1.5.1 有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管（Organic field effect transistor，OFET）§ 1.5.2 有機(jī)太陽(yáng)能電池（Organic photovoltaic cells，OPV）
§ 1.5.3 有機(jī)電致發(fā)光器件（Organic electroluminescence devices，OELD）§ 1.5.4 有機(jī)傳感器和存儲(chǔ)器（Organic sensor，OS；Organic memory，OM）第二章 有機(jī)材料中的電子結(jié)構(gòu) § 2.1 有機(jī)分子內(nèi)成鍵及相關(guān)概念 § 2.1.1 固體物質(zhì)的成鍵方式 § 2.1.2 原子的電子軌道和電子云 § 2.1.3 原子之間的雜化軌道
§ 2.1.4 σ鍵與π鍵，單鍵、雙鍵與三鍵，飽和鍵與不飽和鍵 § 2.1.5 價(jià)電子、σ電子、π電子和n電子 § 2.1.6 典型實(shí)例：化學(xué)成鍵與材料性質(zhì) §2.2 有機(jī)材料的電子結(jié)構(gòu)及相關(guān)理論簡(jiǎn)介
§ 2.2.1 分子軌道理論（molecular orbital theory，MO理論）§ 2.2.2 配位場(chǎng)理論 § 2.2.3 能帶理論 § 2.3 有機(jī)材料中電子能級(jí)
第三章 有機(jī)材料分子間作用力及其晶體堆積方式 §3.1 分子作用力 §3.2 有機(jī)分子晶體結(jié)構(gòu)
第四章 有機(jī)材料中與光、能量相關(guān)的概念及電子過(guò)程 §4.1 分子內(nèi)光激發(fā)態(tài)及其衰變過(guò)程
§4.2 聚集分子中的激發(fā)態(tài)及衰變特點(diǎn)（指晶體、固體時(shí)的特點(diǎn)）第五章 光躍遷規(guī)律 §5.1 光躍遷本質(zhì) §5.2 光躍遷選擇法則
§5.3 Franck-Condon原理（Franck-Condon Principle）§5.4 Einstein方程：激發(fā)過(guò)程與輻射過(guò)程之間的關(guān)系 §5.5 光吸收強(qiáng)度分布
§5.6 光的發(fā)射效率及激發(fā)態(tài)壽命 §5.7 物質(zhì)的發(fā)光 §5.7.1 發(fā)光物質(zhì)／體系 §5.7.2 有機(jī)發(fā)光材料 第六章 激子 §6.1 激子的產(chǎn)生 §6.2 激子的分類
§6.3 激子輸運(yùn)——能量傳遞／轉(zhuǎn)移 §6.4 激子擴(kuò)散
§6.5 激子的動(dòng)力學(xué)過(guò)程
第七章 有機(jī)材料中與電學(xué)性能相關(guān)的概念及電子過(guò)程 §7.1 有機(jī)材料電學(xué)性質(zhì)研究歷史 §7.2 描述電學(xué)性質(zhì)的基本概念 §7.3 有機(jī)材料中載流子類型 §7.3.1 光生載流子
§7.3.2 非本征激發(fā)----摻雜型載流子（另一個(gè)是雜質(zhì)缺陷型）§7.3.3 注入型載流子 §7.4 導(dǎo)電有機(jī)材料 第八章 有機(jī)半導(dǎo)體器件（專題討論）
（一）教學(xué)方法與學(xué)時(shí)分配
1、教學(xué)方法：
（1）以課堂講授為主，充分利用教材，圍繞知識(shí)點(diǎn)組織教學(xué)內(nèi)容；（2）多媒體教學(xué)：PowerPoint講稿、Movie演示；（3）考試：閉卷筆試。
2.學(xué)時(shí)分配：
（4）本課程共54學(xué)時(shí)，講授7章，課堂專題討論1章。各章節(jié)的學(xué)時(shí)分配如下：
緒論（2學(xué)時(shí)）第一章（6學(xué)時(shí)）第二章（8學(xué)時(shí)）第三章（6學(xué)時(shí)）第四章（10學(xué)時(shí)）第五章（6學(xué)時(shí)）第六章（6學(xué)時(shí)）第七章（8學(xué)時(shí)）第八章（2學(xué)時(shí)）
（二）內(nèi)容及基本要求 主要內(nèi)容：
以學(xué)科特點(diǎn)和創(chuàng)新能力培養(yǎng)為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)課程內(nèi)容，加強(qiáng)理論概念和技術(shù)應(yīng)用的講授，重點(diǎn)講授有機(jī)光電材料中的電子過(guò)程及相關(guān)性質(zhì)、有機(jī)材料中的電子結(jié)構(gòu)及相關(guān)理論、有機(jī)材料分子間作用力及其晶體堆積方式、有機(jī)材料中與光、能量相關(guān)的概念及電子過(guò)程、光躍遷規(guī)律、激子的產(chǎn)生輸運(yùn)理論及其動(dòng)力學(xué)過(guò)程以及有機(jī)材料中與電學(xué)性能相關(guān)的概念及電子過(guò)程；
引導(dǎo)學(xué)生自主搜索和閱讀相關(guān)文獻(xiàn)，讓學(xué)生大膽提出自己的見(jiàn)解，并在課堂上進(jìn)行 討論典型的有機(jī)光電器件（有機(jī)發(fā)光二極管、有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管、有機(jī)光伏電池、有機(jī)存儲(chǔ)器、有機(jī)激光、有機(jī)傳感和有機(jī)光電探測(cè)器等）的原理、結(jié)構(gòu)、材料、性能參數(shù)以及制造工藝。
【重點(diǎn)掌握】：有機(jī)光電材料中的電子過(guò)程及相關(guān)性質(zhì)、有機(jī)材料中的電子結(jié)構(gòu)及相關(guān)理論、有機(jī)材料分子間作用力及其晶體堆積方式、有機(jī)材料中與光、能量相關(guān)的概念及電子過(guò)程、光躍遷規(guī)律、激子的產(chǎn)生輸運(yùn)理論及其動(dòng)力學(xué)過(guò)程以及有機(jī)材料中與電學(xué)性能相關(guān)的概念及電子過(guò)程；
【掌握】：有機(jī)光電器件的原理、結(jié)構(gòu)、材料、性能參數(shù)以及制備工藝； 【了解】：有機(jī)半導(dǎo)體材料與器件的發(fā)展歷程、最新進(jìn)展及應(yīng)用前景； 【一般了解】：發(fā)展中的有機(jī)半導(dǎo)體材料與器件；
【難點(diǎn)】：有機(jī)材料中的電子結(jié)構(gòu)及相關(guān)理論、有機(jī)材料分子間作用力、有機(jī)材料中與光、能量相關(guān)的概念及電子過(guò)程、光躍遷規(guī)律、激子的產(chǎn)生輸運(yùn)理論及其動(dòng)力學(xué)過(guò)程以及有機(jī)材料中與電學(xué)性能相關(guān)的概念及電子過(guò)程。
制定人：李海蓉
審定人： 批準(zhǔn)人： 日 期：2017.1.5 6
第五篇：半導(dǎo)體物理習(xí)題與問(wèn)題
第一章半導(dǎo)體中的電子狀態(tài)
例1.證明:對(duì)于能帶中的電子，K狀態(tài)和-K狀態(tài)的電子速度大小相等,方向相反。即：v(k)= －v(－k)，并解釋為什么無(wú)外場(chǎng)時(shí)，晶體總電流等于零。
解：K狀態(tài)電子的速度為：
（1）
同理，－K狀態(tài)電子的速度則為：
（2）
從一維情況容易看出：
（3）
同理有：
（4）（5）
將式（3）（4）（5）代入式（2）后得：
（6）
利用（1）式即得：v(－k)= －v(k)因?yàn)殡娮诱紦?jù)某個(gè)狀態(tài)的幾率只同該狀態(tài)的能量有關(guān)，即：E(k)=E(－k)故電子占有k狀態(tài)和-k狀態(tài)的幾率相同，且v(k)=－v(－k)故這兩個(gè)狀態(tài)上的電子電流相互抵消，晶體中總電流為零。
例2.已知一維晶體的電子能帶可寫(xiě)成：
式中，a為晶格常數(shù)。試求：（1）能帶的寬度；
（2）能帶底部和頂部電子的有效質(zhì)量。解：（1）由E(k)關(guān)系
（1）
令
得：
當(dāng)時(shí)，代入（2）得：
對(duì)應(yīng)E(k)的極小值。
當(dāng)時(shí)，代入（2）得：
（）對(duì)應(yīng)E(k)的極大值。根據(jù)上述結(jié)果，求得
和
即可求得能帶寬度。
故：能帶寬度
（3）能帶底部和頂部電子的有效質(zhì)量：
習(xí)題與思考題： 什么叫本征激發(fā)？溫度越高，本征激發(fā)的載流子越多，為什么？試定性說(shuō)明之。試定性說(shuō)明Ge、Si的禁帶寬度具有負(fù)溫度系數(shù)的原因。3 試指出空穴的主要特征。簡(jiǎn)述Ge、Si和GaAs的能帶結(jié)構(gòu)的主要特征。5 某一維晶體的電子能帶為
其中E0=3eV，晶格常數(shù)a=5×10-11m。求：
（1）能帶寬度；
（2）能帶底和能帶頂?shù)挠行з|(zhì)量。6 原子中的電子和晶體中電子受勢(shì)場(chǎng)作用情況以及運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)有何不同？ 7 晶體體積的大小對(duì)能級(jí)和能帶有什么影響？ 描述半導(dǎo)體中電子運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)有何局限性？ 一般來(lái)說(shuō)，對(duì)應(yīng)于高能級(jí)的能帶較寬，而禁帶較窄，是否如此？為什么？
10有效質(zhì)量對(duì)能帶的寬度有什么影響？有人說(shuō)：“有效質(zhì)量愈大，能量密度也愈大，因而能帶愈窄?！笔欠袢绱?？為什么？ 11簡(jiǎn)述有效質(zhì)量與能帶結(jié)構(gòu)的關(guān)系？
12對(duì)于自由電子，加速反向與外力作用反向一致，這個(gè)結(jié)論是否適用于布洛赫電子？
13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(chǎng)對(duì)電子的作用效果有什么不同？
14試述在周期性勢(shì)場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的電子具有哪些一般屬性？以硅的本征激發(fā)為例，說(shuō)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？ 15為什么電子從其價(jià)鍵上掙脫出來(lái)所需的最小能量就是半導(dǎo)體的禁帶寬度？
16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(lái)描述？
17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(jià)帶中的能級(jí)數(shù)是否相等？彼此有何聯(lián)系？ 18說(shuō)明布里淵區(qū)和k空間等能面這兩個(gè)物理概念的不同。
19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(chǔ)反向時(shí)只能觀察到一個(gè)共振吸收峰？
第二章 半導(dǎo)體中的雜質(zhì)與缺陷能級(jí)
例1.半導(dǎo)體硅單晶的介電常數(shù)＝11.8，電子和空穴的有效質(zhì)量各為＝0.97＝0.19和，＝0.16，＝0.53，利用類氫模型估計(jì)：
（1）施主和受主電離能;
（2）基態(tài)電子軌道半徑解：（1）利用下式求得
和。
因此，施主和受主雜質(zhì)電離能各為：
（2）基態(tài)電子軌道半徑各為：
式中, 是波爾半徑。
習(xí)題與思考題： 什么叫淺能級(jí)雜質(zhì)？它們電離后有何特點(diǎn)？ 什么叫施主？什么叫施主電離？施主電離前后有何特征？試舉例說(shuō)明之，并用能帶圖表征出n型半導(dǎo)體。什么叫受主？什么叫受主電離？受主電離前后有何特征？試舉例說(shuō)明之，并用能帶圖表征出p型半導(dǎo)體。摻雜半導(dǎo)體與本征半導(dǎo)體之間有何差異？試舉例說(shuō)明摻雜對(duì)半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能的影響。兩性雜質(zhì)和其它雜質(zhì)有何異同？ 深能級(jí)雜質(zhì)和淺能級(jí)雜質(zhì)對(duì)半導(dǎo)體有何影響？ 7 何謂雜質(zhì)補(bǔ)償？雜質(zhì)補(bǔ)償?shù)囊饬x何在？ 說(shuō)明雜質(zhì)能級(jí)以及電離能的物理意義。8為什么受主、施主能級(jí)分別位于價(jià)帶之上或?qū)е拢译婋x能的數(shù)值較??？ 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(qiáng)調(diào)對(duì)半導(dǎo)體材料的提純？
10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？ 11何謂深能級(jí)雜質(zhì)？它們電離以后有說(shuō)明特點(diǎn)？
12為什么金元素在鍺或硅中電離后可以引入多個(gè)施主或受主能級(jí)？ 13說(shuō)明摻雜對(duì)半導(dǎo)體導(dǎo)電性能的影響。14說(shuō)明半導(dǎo)體中淺能級(jí)雜質(zhì)和深能級(jí)雜質(zhì)的作用有何不同？
15什么叫雜質(zhì)補(bǔ)償？什么叫高度補(bǔ)償?shù)陌雽?dǎo)體？雜質(zhì)補(bǔ)償有何實(shí)際應(yīng)用？
第三章 半導(dǎo)體中載流子的統(tǒng)計(jì)分布
例1.有一硅樣品，施主濃度為，已知施主電離能雜質(zhì)電離時(shí)的溫度。解：令和，受主濃度為，試求的施主表示電離施主和電離受主的濃度，則電中性方程為：略去價(jià)帶空穴的貢獻(xiàn)，則得：式中： 對(duì)硅材料 由題意可知
（受主雜質(zhì)全部電離）,則
（1）
當(dāng)施主有99%的N電離時(shí)，說(shuō)明只有1%的施主有電子占據(jù)，即 ＝0.01。
＝198
，代入式（1）得：
去對(duì)數(shù)并加以整理即得到下面的方程： 用相關(guān)數(shù)值解的方法或作圖求得解為： T=101.例2.現(xiàn)有三塊半導(dǎo)體硅材料，已知室溫下（300K）它們的空穴濃度分別為：，，。
分別計(jì)算這三塊材料的電子濃度判斷這三塊材料的導(dǎo)電類型；
分別計(jì)算這三塊材料的費(fèi)米能級(jí)的位置。解：（1）室溫時(shí)硅的根據(jù)載流子濃度積公式：，可求出
（2）, 即 即，故為p型半導(dǎo)體.，故為本征半導(dǎo)體.，即
(3)當(dāng)T=300k時(shí)，由 得： 對(duì)三塊材料分別計(jì)算如下：，故為n型半導(dǎo)體.即 p型半導(dǎo)體的費(fèi)米能級(jí)在禁帶中線下0.37eV處。
即費(fèi)米能級(jí)位于禁帶中心位置。對(duì)n型材料有
即對(duì)n型材料，費(fèi)米能級(jí)在禁帶中心線上0.35eV處。對(duì)于某n型半導(dǎo)體，試證明其費(fèi)米能級(jí)在其本征半導(dǎo)體的費(fèi)米能級(jí)之上。即EFn>EFi。2 試分別定性定量說(shuō)明：
在一定的溫度下，對(duì)本征材料而言，材料的禁帶寬度越窄，載流子濃度越高；
對(duì)一定的材料，當(dāng)摻雜濃度一定時(shí)，溫度越高，載流子濃度越高。3 若兩塊Si樣品中的電子濃度分別為2.25×1010cm-3和6.8×1016cm-3，試分別求出其中的空穴的濃度和費(fèi)米能級(jí)的相對(duì)位置，并判斷樣品的導(dǎo)電類型。假如再在其中都摻入濃度為2.25×1016cm-3的受主雜質(zhì)，這兩塊樣品的導(dǎo)電類型又將怎樣？ 含受主濃度為8.0×106cm-3和施主濃度為7.25×1017cm-3的Si材料，試求溫度分別為300K和400K時(shí)此材料的載流子濃度和費(fèi)米能級(jí)的相對(duì)位置。試分別計(jì)算本征Si在77K、300K和500K下的載流子濃度。6 Si樣品中的施主濃度為4.5×1016cm-3，試計(jì)算300K時(shí)的電子濃度和空穴濃度各為多少？ 某摻施主雜質(zhì)的非簡(jiǎn)并Si樣品，試求EF=（EC+ED）/2時(shí)施主的濃度。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。9 什么叫統(tǒng)計(jì)分布函數(shù)？費(fèi)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(guò)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？
10說(shuō)明費(fèi)米能級(jí)的物理意義。根據(jù)費(fèi)米能級(jí)位置如何計(jì)算半導(dǎo)體中電子和空穴濃度？如何理解費(fèi)米能級(jí)是摻雜類型和摻雜程度的標(biāo)志？
11證明，在時(shí)，對(duì)費(fèi)米能級(jí)取什么樣的對(duì)稱形式？
這個(gè)條件把電子從費(fèi)米能12在半導(dǎo)體計(jì)算中，經(jīng)常應(yīng)用級(jí)統(tǒng)計(jì)過(guò)渡到玻耳茲曼統(tǒng)計(jì)，試說(shuō)明這種過(guò)渡的物理意義。13寫(xiě)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？ 14若n型硅中摻入受主雜質(zhì)，費(fèi)米能級(jí)升高還是降低？若溫度升高當(dāng)本征激發(fā)起作用時(shí)，費(fèi)米能級(jí)在什么位置？為什么？
15如何理解分布函數(shù)與狀態(tài)密度的乘積再對(duì)能量積分即可求得電子濃度？
16為什么硅半導(dǎo)體器件比鍺器件的工作溫度高？
17當(dāng)溫度一定時(shí)，雜質(zhì)半導(dǎo)體的費(fèi)米能級(jí)主要由什么因素決定？試把強(qiáng)N、弱N型半導(dǎo)體與強(qiáng)P、弱P半導(dǎo)體的費(fèi)米能級(jí)與本征半導(dǎo)體的費(fèi)米能級(jí)比較。
18如果向半導(dǎo)體中重?fù)绞┲麟s質(zhì)，就你所知會(huì)出現(xiàn)一些什么效應(yīng)？
第四章半導(dǎo)體的導(dǎo)電性
例1.室溫下，本征鍺的電阻率為47摻入銻雜質(zhì)，使每，試求本征載流子濃度。若
個(gè)鍺原子中有一個(gè)雜質(zhì)原子，計(jì)算室溫下電子，試濃度和空穴濃度。設(shè)雜質(zhì)全部電離。鍺原子的濃度為求該摻雜鍺材料的電阻率。設(shè)變化。
。，且認(rèn)為不隨摻雜而解：本征半導(dǎo)體的電阻率表達(dá)式為：
施主雜質(zhì)原子的濃度 故
其電阻率
例2.在半導(dǎo)體鍺材料中摻入施主雜質(zhì)濃度度；設(shè)室溫下本征鍺材料的電阻率，求所加的電場(chǎng)強(qiáng)度。，受主雜質(zhì)濃，假設(shè)電，若流過(guò)子和空穴的遷移率分別為樣品的電流密度為 解：須先求出本征載流子濃度
又
聯(lián)立得:
故樣品的電導(dǎo)率：
即: E=1.996V/cm
習(xí)題與思考題： 1 對(duì)于重?fù)诫s半導(dǎo)體和一般摻雜半導(dǎo)體，為何前者的遷移率隨溫度的變化趨勢(shì)不同？試加以定性分析。何謂遷移率？影響遷移率的主要因素有哪些？試定性分析Si的電阻率與溫度的變化關(guān)系。4 證明當(dāng)μn≠μp，且電子濃度，空穴濃度時(shí)半導(dǎo)體的電導(dǎo)率有最小值，并推導(dǎo)σmin的表達(dá)式。0.12kg的Si單晶摻有3.0×10-9kg的Sb，設(shè)雜質(zhì)全部電離，試求出此材料的電導(dǎo)率。（Si單晶的密度為2.33g/cm3，Sb的原子量為121.8）試從經(jīng)典物理和量子理論分別說(shuō)明散射的物理意義。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。8 什么是聲子？它對(duì)半導(dǎo)體材料的電導(dǎo)起什么作用？ 強(qiáng)電場(chǎng)作用下，遷移率的數(shù)值與場(chǎng)強(qiáng)E有關(guān)，這時(shí)歐姆定律是否仍然正確？為什么？
10半導(dǎo)體的電阻系數(shù)是正的還是負(fù)的？為什么？
11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(gè)物理過(guò)程。
12如果有相同的電阻率的摻雜鍺和硅半導(dǎo)體，問(wèn)哪一個(gè)材料的少子濃度高？為什么？
13光學(xué)波散射和聲學(xué)波散射的物理機(jī)構(gòu)有何區(qū)別？各在什么樣晶體中起主要作用？ 14說(shuō)明本征鍺和硅中載流子遷移率溫度增加如何變化？
15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？
16對(duì)于僅含一種雜質(zhì)的鍺樣品，如果要確定載流子符號(hào)、濃度、遷移率和有效質(zhì)量，應(yīng)進(jìn)行哪些測(cè)量？
17解釋多能谷散射如何影響材料的導(dǎo)電性。
18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
例1.某p型半導(dǎo)體摻雜濃度
光的照射下產(chǎn)生非平衡載流子,其產(chǎn)生率,少子壽命,在均勻, 試計(jì)算室溫時(shí)光照情況下的費(fèi)米能級(jí)并和原來(lái)無(wú)光照時(shí)的費(fèi)米能級(jí)比較。設(shè)本征載流子濃度
.解:(1)無(wú)光照時(shí),空穴濃度
說(shuō)明無(wú)光照時(shí),費(fèi)米能級(jí)在禁帶中線下面0.35eV處。（2）穩(wěn)定光照后，產(chǎn)生的非平衡載流子為：
上面兩式說(shuō)明，在之下，而
在之上。且非平衡態(tài)時(shí)空穴的準(zhǔn)費(fèi)米能級(jí)和和原來(lái)的費(fèi)米能級(jí)幾乎無(wú)差別，與電子的準(zhǔn)費(fèi)米能級(jí)相差甚遠(yuǎn)，如下圖所示。
光照前 光照后
習(xí)題與思考題 ： 何謂非平衡載流子？非平衡狀態(tài)與平衡狀態(tài)的差異何在？ 2 漂移運(yùn)動(dòng)和擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)有什么不同？ 漂移運(yùn)動(dòng)與擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)之間有什么聯(lián)系？非簡(jiǎn)并半導(dǎo)體的遷移率與擴(kuò)散系數(shù)之間有什么聯(lián)系？平均自由程與擴(kuò)散長(zhǎng)度有何不同？平均自由時(shí)間與非平衡載流子的壽命又有何不同？ 5 證明非平衡載流子的壽命滿足理意義。，并說(shuō)明式中各項(xiàng)的物6 導(dǎo)出非簡(jiǎn)并載流子滿足的愛(ài)因斯坦關(guān)系。7 間接復(fù)合效應(yīng)與陷阱效應(yīng)有何異同？ 光均勻照射在6Ωcm的n型Si樣品上，電子-空穴對(duì)的產(chǎn)生率為4×1021cm-3s-1，樣品壽命為8μs。試計(jì)算光照前后樣品的電導(dǎo)率。9 證明非簡(jiǎn)并的非均勻半導(dǎo)體中的電子電流形式為。
10假設(shè)Si中空穴濃度是線性分布，在4μm內(nèi)的濃度差為2×1016cm-3，試計(jì)算空穴的擴(kuò)散電流密度。
11試證明在小信號(hào)條件下，本征半導(dǎo)體的非平衡載流子的壽命最長(zhǎng)。12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？
13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(shuō)明。
14在平衡情況下，載流子有沒(méi)有復(fù)合這種運(yùn)動(dòng)形式？為什么著重討論非平衡載流子的復(fù)合運(yùn)動(dòng)？
15為什么不能用費(fèi)米能級(jí)作為非平衡載流子濃度的標(biāo)準(zhǔn)而要引入準(zhǔn)費(fèi)米能級(jí)？費(fèi)米能級(jí)和準(zhǔn)費(fèi)米能級(jí)有何區(qū)別？
16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(shuō)半導(dǎo)體處于非平衡狀態(tài)？ 17說(shuō)明直接復(fù)合、間接復(fù)合的物理意義。18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 金屬和半導(dǎo)體接觸
例1.設(shè)p型硅（如圖7－2），受主濃度(1)室溫下費(fèi)米能級(jí)的位置和功函數(shù)
；，試求：
EV
(2)不計(jì)表面態(tài)的影響，該p型硅分別與鉑和銀接觸后是否形成阻擋層？
若能形成阻擋層，求半導(dǎo)體一邊勢(shì)壘高度。
已知：硅電子親合能
;
解：（1）室溫下，可認(rèn)為雜質(zhì)全部電離，若忽略本征激發(fā)則
得：，功函數(shù)
（2）不計(jì)表面態(tài)的影響。對(duì)p型硅，當(dāng)半導(dǎo)體，使得半導(dǎo)體表面勢(shì)
時(shí)，金屬中電子流向，使得能帶向下，空穴附加能量彎，形成空穴勢(shì)壘。所以，p型硅和銀接觸后半導(dǎo)體表面形成空穴勢(shì)壘，即空穴阻擋層。又因鉑接觸后不能形成阻擋層。
（3）銀和p-Si接觸形成的阻擋層其勢(shì)壘高度：，所以，p型硅和例2.施主濃度的n型硅（如圖），室溫下功函數(shù)是多少？若不考慮表面態(tài)的影響，它分別同Al、Au、Mo接觸時(shí)，是形成阻擋層還是反阻擋層？硅的電子親合能取4.05eV。設(shè)。，解：設(shè)室溫下雜質(zhì)全部電離： 則
即
n-Si 的功函數(shù)為：
已知：，，故二者接觸形成反阻擋層。顯然，故Au 與n-Si接觸，Mo與n-Si接觸均形成阻擋層。
習(xí)題與思考題： 什么是功函數(shù)？哪些因數(shù)影響了半導(dǎo)體的功函數(shù)？什么是接觸勢(shì)差？ 什么是Schottky勢(shì)壘？影響其勢(shì)壘高度的因數(shù)有哪些？ 什么是歐姆接觸？形成歐姆接觸的方法有幾種？試根據(jù)能帶圖分別加以分析。什么是鏡像力？什么是隧道效應(yīng)？它們對(duì)接觸勢(shì)壘的影響怎樣的？ 施主濃度為7.0×1016cm-3的n型Si與Al形成金屬與半導(dǎo)體接觸，Al的功函數(shù)為4.20eV，Si的電子親和能為4.05eV，試畫(huà)出理想情況下金屬-半導(dǎo)體接觸的能帶圖并標(biāo)明半導(dǎo)體表面勢(shì)的數(shù)值。6 分別分析n型和p型半導(dǎo)體形成阻擋層和反阻擋層的條件。7 試分別畫(huà)出n型和p型半導(dǎo)體分別形成阻擋層和反阻擋層的能帶圖。什么是少數(shù)載流子注入效應(yīng)？ 某Shottky二極管，其中半導(dǎo)體中施主濃度為2.5×1016cm-3，勢(shì)壘高度為0.64eV，加上4V的正向電壓時(shí)，試求勢(shì)壘的寬度為多少？ 10試根據(jù)能帶圖定性分析金屬-n型半導(dǎo)體形成良好歐姆接觸的原因。
11金屬和半導(dǎo)體的功函數(shù)是如何定義的？半導(dǎo)體的功函數(shù)與哪些因素有關(guān)？
12說(shuō)明金屬–半導(dǎo)體接觸在什么條件下能形成接觸勢(shì)壘（阻擋層）？分析n型和p型半導(dǎo)體形成阻擋層和反電阻率的條件？ 13分別畫(huà)出n型和p型半導(dǎo)體與金屬接觸時(shí)的能帶圖？
14半導(dǎo)體表面態(tài)是怎樣影響勢(shì)壘高度的？分別討論受主型表面態(tài)和施主型表面態(tài)的影響。
15什么叫歐姆接觸？實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體–金屬的歐姆接觸有幾種方法？簡(jiǎn)要說(shuō)明其物理原理。
16應(yīng)該怎樣制作n型硅和金屬鋁接觸才能實(shí)現(xiàn)（1）歐姆接觸；（2）整數(shù)接觸。
17試比較p–n結(jié)和肖特基結(jié)的主要異同點(diǎn)。指出肖特基二極管具有哪些重要特點(diǎn)。
18為什么金屬–半導(dǎo)體二極管（肖特基二極管）消除了載流子注入后的存貯時(shí)間？
19為什么對(duì)輕摻雜的p型半導(dǎo)體不能用四探針?lè)椒y(cè)量其電阻率？對(duì)輕摻雜的n型半導(dǎo)體如何分析其物理過(guò)程。20什么叫少數(shù)載流子注入效應(yīng)？
21鏡像力和隧道效應(yīng)是如何影響金屬–半導(dǎo)體接觸勢(shì)壘的？ 22比較擴(kuò)散理論和熱電子反射理論在解決肖特基二極管整流特性時(shí)其主要區(qū)別在什么地方？
23金屬與重?fù)诫s的半導(dǎo)體接觸能夠形成歐姆接觸，說(shuō)明其物理原理。
第七章 半導(dǎo)體表面與MIS結(jié)構(gòu)
例1.設(shè)在金屬與n型半導(dǎo)體之間加一電壓，且n-Si接高電位，金屬接低電位，使半導(dǎo)體表面層內(nèi)出現(xiàn)耗盡狀態(tài)。
(1)求耗盡層內(nèi)電勢(shì)V(x)；
(2)若表面勢(shì)盡層厚度。設(shè)，；外加電壓5V, 施主濃度，求耗解：（1）根據(jù)耗盡層近似，即假設(shè)空間電荷層的電子都已全部耗盡，電荷全由已電離的施主雜質(zhì)構(gòu)成，設(shè)摻雜是均勻的，則空間電荷層的電荷密度，故泊松方程可寫(xiě)為： 設(shè)
為耗盡層寬度，則因半導(dǎo)體內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)為零，有：
設(shè)體內(nèi)電勢(shì)為0，即 中時(shí)，即為。，積分上式得；式（2）當(dāng)加電壓為時(shí)，表面勢(shì)由Vs提高為Vs＋V，所以，外加電壓為V后，例2.試導(dǎo)出使表面恰為本征時(shí)表面電場(chǎng)強(qiáng)度，表面電荷密度和表面層電容的表示式（設(shè)p型硅情形）。
解：
當(dāng)表面恰為本征時(shí)，即Ei在表面與EF重合 所以 Vs=VB
設(shè)表面層載流子濃度仍遵守經(jīng)典統(tǒng)計(jì)。則
表面恰為本征 故
但
取對(duì)數(shù)即得：
F函數(shù)：p型硅，且
故，因此：
習(xí)題與思考: 解釋什么是表面積累、表面耗盡和表面反型？ 在由n型半導(dǎo)體組成的MIS結(jié)構(gòu)上加電壓VG，分析其表面空間電荷層狀態(tài)隨VG變化的情況，并解釋其C－V曲線。3 試述影響平帶電壓VFB的因素。4 什么是空間電荷區(qū)？如何才能在半導(dǎo)體表面形成正的空間電荷區(qū)和負(fù)的空間電荷區(qū)？ 說(shuō)明表面勢(shì)的物理意義，如何才能保證
和
？ 為什么半導(dǎo)體的表面會(huì)發(fā)生彎曲？說(shuō)明能帶向上彎和向下彎的條件？ 能帶彎曲以后形成電子勢(shì)壘還是空穴勢(shì)壘，如何判斷之。在能帶圖上討論n型半導(dǎo)體和表面空間電荷的關(guān)系。半導(dǎo)體表面積累、耗盡、本征和反型的物理意義是什么？分析n型半導(dǎo)體和p型半導(dǎo)體形成上述幾種狀態(tài)的條件，以圖示意之。9 為什么二氧化硅層下面的p型硅表面有自行變?yōu)閚型半導(dǎo)體的傾向？
10分別對(duì)n型襯底和p型襯底MOS結(jié)構(gòu)，畫(huà)出在外加偏壓條件下MOS結(jié)構(gòu)中對(duì)應(yīng)于載流子在積累、耗盡、強(qiáng)反型時(shí)能帶和電荷分布圖。11畫(huà)出MOS結(jié)構(gòu)的等效電路，寫(xiě)出MOS的電容表達(dá)式（包括歸一化電容的表達(dá)式）。
設(shè)在實(shí)際MOS結(jié)構(gòu)中存在可動(dòng)離子，固定電荷和金–半功函數(shù)差，說(shuō)明每種情況對(duì)MOS結(jié)構(gòu)C–V特性的影響。
12在忽略界面態(tài)影響情況下，可以用什么實(shí)驗(yàn)方法測(cè)量MOS結(jié)構(gòu)氧化層中固定電荷與可動(dòng)電荷，說(shuō)明試驗(yàn)方法及有關(guān)公式。
13用耗盡近似方法推導(dǎo)半導(dǎo)體表面耗盡層的表面勢(shì)，厚度和空間表面電荷的表示式。14何謂異質(zhì)結(jié)？異質(zhì)結(jié)如何分類？試以鍺和砷化鎵為例，說(shuō)明異質(zhì)結(jié)的表示法。
15何謂突變異質(zhì)結(jié)和緩變異質(zhì)結(jié)？它們與同質(zhì)的突變p–n結(jié)和緩變p–n結(jié)有何區(qū)別？
16以晶格常數(shù)為a的金剛石結(jié)構(gòu)為例，計(jì)算（111），（110），（100）的懸掛鍵密度，并比較其大小。
17如何區(qū)分界面的原子面密度和懸掛鍵面密度，是否原子面密度大的懸掛鍵面密度一定大？
18比較異質(zhì)結(jié)與同質(zhì)結(jié)的不同。根據(jù)異質(zhì)結(jié)的獨(dú)特性質(zhì)，說(shuō)明異質(zhì)結(jié)的應(yīng)用。
19為什么異質(zhì)結(jié)的電流輸運(yùn)機(jī)構(gòu)比同質(zhì)結(jié)復(fù)雜得多？
第十章半導(dǎo)體的光學(xué)性質(zhì)和光電與發(fā)光現(xiàn)象
習(xí)題與思考: 什么是電導(dǎo)？說(shuō)明復(fù)合效應(yīng)和陷阱效應(yīng)對(duì)光電導(dǎo)的影響？ 2 區(qū)別直接躍遷和間接躍遷（豎直躍遷和非豎直躍遷）。3 什么是聲子？它對(duì)半導(dǎo)體吸收特性起什么作用？ 使半導(dǎo)體材料硅、鍺和砷化鎵在光照下能夠產(chǎn)生電子–空穴對(duì)的光最大波長(zhǎng)為多少？ 半導(dǎo)體對(duì)光的吸收有哪幾種主要過(guò)程？哪些過(guò)程具有確定的長(zhǎng)波吸收限？寫(xiě)出對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)表示式。哪些具有線狀吸收光譜？哪些光吸收對(duì)光電導(dǎo)有貢獻(xiàn)？ 6 本征吸收中電子吸收光子時(shí)，可能出現(xiàn)哪幾種躍遷方式？它們有何不同？各在什么樣的半導(dǎo)體中容易發(fā)生？試舉一、二例說(shuō)明。7 什么是半導(dǎo)體的自由載流子光吸收？分別用經(jīng)典理論和量子理論說(shuō)明，并簡(jiǎn)要討論其結(jié)果。
（1）寫(xiě)出p–n結(jié)光電二極管的伏安特性方程并畫(huà)出對(duì)應(yīng)的特性曲線；
（2）p–n結(jié)光電二極管的電流相應(yīng)于正偏置還是反偏置的二極管電流；
（3）對(duì)于不同能量的光照，其曲線如何變化？ 8 要產(chǎn)生激光發(fā)射，為什么需要對(duì)半導(dǎo)體重?fù)诫s？ 9 解釋p型半導(dǎo)體霍耳系數(shù)改變符號(hào)的原因。10區(qū)別：電導(dǎo)遷移率、漂移遷移率和霍耳遷移率。
11何謂霍耳角？與磁感應(yīng)強(qiáng)度和載流子遷移率的關(guān)系如何？ 12為什么半導(dǎo)體的霍耳效應(yīng)比金屬大的多？
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