2022年半导体物理知识点.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载半导体物理学问点1. 前两章：1、 半导体、导体、绝缘体的能带的定性区分 2、常见三族元素：B 硼、Al 、Ga镓 、In 铟 、TI 铊 ；留意随着原子序数的增大,仍原性增大,得到的电子稳固,便能供应更多的空穴；所以同样条件时原子序数大 的供应空穴更多一点、费米能级更低一点 常见五族元素：N、P、As 砷、Sb 锑 、Bi 铋 3、有效质量 ,mij=hbar2/E对 ki 和 kj 的混合偏导 4、硅的导带等能面,6 个椭球,是 k 空间中 001 及其对称方向上的 6 个能量最低点,mt 是沿垂直轴方向的质量,ml 是

2、沿轴方向的质量；k 空间中 111 及其对称方向上的 8 个能量最低点；锗的导带等能面,8 个椭球没事砷化镓是直接带隙半导体,但在 111 方向上有一个卫星能谷；此能谷可以造成负微 分电阻效应；2. 第三章载流子统计规律: 1、普适公式 ni2 = n*p ni2 = NcNv0.5*exp-Eg/k0T n = Nc*expEf-Ec/k0T p = Nv*expEv-Ef/k0T Nv Nc 与 T1.5 成正比2、 掺杂时；留意施主上的电子浓度符合修正的费米分布,但是其它的都不是了,留意 Ef 前的符号！nd = Nd/1+1/gd*expEd-Ef/k0T gd = 2 施主上的电子浓

3、度nd+ = Nd/1+gd*expEf-Ed/k0T 电离施主的浓度 na = Na/1+1/ga*expEf-Ea/k0T ga = 4 受主上的空穴浓度 na- = Na/1+ga*expEa-Ef/k0T 电离受主浓度 3、 掺杂时,电离情形；电中性条件： n + na- = p + nd+ N型的电中性条件： n + = p + nd+ 1 低温弱电离区：记住是忽视本征激发；由n = nd+ 推导,先得费米能级,再代入得电子浓度；Ef 从 Ec 和 Ed 中间处,随 T 增的阶段；2 中间电离区： （亦满意上面的条件,即 n = nd+ ）,当 T 高于某一值时,Ef 递减的阶段；当

4、 Ef = Ed 时, 1/3 的施主电离； （留意考虑简并因子！ ）3 强电离区：杂质全部电离,且远大于本征激发,n = Nd , 再利用 2.1 推导4 过渡区：杂质全部电离,本征激发加剧,n = Nd + p和 n*p=ni2联立4、非简并条件电子浓度 expEf-Ec/k0T1 空穴浓度 expEv-Ef/k0T1 名师归纳总结 这意味着有效态密度Nc 和 Nv 中只有少数态被占据,近似波尔兹曼分布；不满意这第 1 页,共 4 页个条件时, 即 Ef 在 Ec 之上或 Ev 之下就是简并情形；弱简并是指仍在Eg之内, 但距边界小于2K0T；- - - - - - -精选学习资料 - -

5、 - - - - - - - 3. 第四章导电性学习好资料欢迎下载1、迁移率 定义 u = averagev/E 打算 u = t0*q/m,懂得为平均自由时间内乘以加速度.m 是电导有效质量2、散射 电离杂质散射 t01 正比于 Ni*T1.5（温度上升,电子加速,散射概率变小）声学波散射 t02 正比于 T-1.5（温度上升,晶格震惊猛烈）光学波散射 t03 正比于 exphw/k0T-1 留意：散射几率可加,即总平均自由时间倒数是各个自由时间倒数相加 留意：硅锗等原子半导体中,主要是电离杂质散射和声学波散射,掺杂浓度高时u 可能虽时间先增后减,可推导出；砷化镓等 波散射；35 族化合物半

6、导体,也需考虑光学3、电阻率；电导率是 uup*p + un*n；电阻率随温度的变化图须记住,第一是不计本 征激发而电离率虽温度上升,散射以电离杂质为主,然后是全部电离后晶格散射虽 温度增加,随后是本征激发虽温度剧增；4. 第五章 非平稳载流子 1、普适公式detn = detp 如光照、电脉冲等,非平稳载流子成对激发 detp = detp0 * exp-t/t0 t0 是平均载流子寿命 1/t0 是载流子复合几率 准费米能级：在空穴和电子的复合（稍慢）未完成时,认为价带和导带之间不平衡,而带内平稳, 所以有各自的 “ 准费米能级”可推导；2、直接复合；少子的准费米能级偏离原先较大；（1）价

7、带中电子浓度和导带中空穴浓度几乎为定值,所以产生率 rn p =G 为常数（2）复合率 R = rnp （3）净复合率 U = R G = rn0+p0detp+r*r*detp （4）寿命 t0 = detp/U = 1/rn0 + p0 + r*r*detp 留意 只有小注入 时, t0 = 1/r*n0 + p0 N 型 P 型各可以简化 3、间接复合（a）俘获电子 rn*n*Nt-nt （b）发射电子s-*nt （导带几乎满空穴）是费米能级等于Et 时导带电子浓度与利用平稳时 （nt0Ef ）得 s-=rn*n1,n1（c）俘获空穴 rp*p*nt （d）发射空穴 s+*Nt-nt 价

8、带几乎满电子 利用平稳时 nt0E 得 s+=rp*p1,p1 是费米能级等于 Et 是价带空穴的浓度 方程： b + c = a + d 复合率 U =a b=Nt*rn*rp*n*p-ni*ni/rn*nh+n1+rp*p+p1 而寿命 t0 = detp/U 推论 1：在小注入时,U、t0 与 detp 无关,公式可推推论 2（设 Et 靠近价带）：在小注入时, n 型可分为强n 区n0 最大 ,高阻区（ p1名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 4 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载最大）；p 型类似推论 3： Et 靠近 Ei

9、时复合中心最有效4、俄歇复合5、陷阱6、漂移扩散电流J 漂移 =E*q*up*p 或 E*q*un*n 留意二者均是正号,E=-dV/dx J 扩散 = -Dn*q*dp/dx 或 Dn*q*dn/dx （留意二者符号相反）爱因斯坦关系 Dn/un=k0T/q 可以由二者相加为 0 得出,用到 Ef = const + V 连续性方程： dp/dt = -J 漂移的散度 - J 扩散的散度 - detp/t0 + g （右侧共有 5 项,其次项取散度成两项, 此式物理含义明确）留意：一般题目中,认为E 由外场打算,与载流子无关；如考虑与载流子有关,就亦是一种自洽方程：泊松方程和连续性方程的自洽

10、；留意：非平稳载流子空间不匀称,平稳载流子空间匀称；所以漂移电流中二者均有奉献,而扩散电流中只有非平稳载流子有奉献；7、扩散不考虑漂移电流, （如不考虑载流子对势场的影响,即无外场时）扩散稳固后（不时变） ：-J 扩散的散度 = detp/t0,可求解后样品： detp = detp0*exp-x/Lp, Lp=sqrtt0*Dp 称扩散长度薄样品： detp = detp0*1-x/W, W 是厚度另有牵引长度,是指自由时间的移动距离,为 E*u*t0 *8 、Au 在硅中, 双重能级 Eta 和 Etd ,前者在上后者在下,两个之中只有与 Ef 靠近的那个起作用, n 型时 Ef 在前者之

11、上, Au 带负电,显示受主型；p 型时 Ef 在后者之下, Et 带正电,显示施主型；这两种情形都是有效的复合中心,加快器件速度；5. 第七章 金半接触6. 第八章 MIS 结2、C-V 曲线的定性分析,Vg 是指加在金属上的电压Vg = Vo + Vs = E*d0 + Vs = Qm/e0*er*d0 + Vs = -Qs/Co + Vs 就 C = dQm/dVg= Co / Cs,这里利用了高斯定理、金属的相对点解常数为0 两点P型：Vg C0 Vg - 0 时多子耗尽,半导体电容由耗尽层打算Vg0 时反型,对于低频相当于导通,C-Co；对于高频,复合时间大于电信号周期,耗尽层达到最

12、大（电容最小）,总电容由耗尽层打算；对于深耗尽,耗尽区域进一步扩展,电容进一步减小；N型, Vg0时是多子积累 3、 不抱负情形的 C-V 曲线,需在金属上加 Vbf 来抵消使至平带功函数之差：假设绝缘层压降为 0,压降全在空间电荷区,有 Vm-Vs=Wm-Ws/-q；因此应加上偏压 Vbf = -Vm-Vs = Wm-Ws/q；绝缘层存在电荷：假设距金属x 处有 Q单位面积上 ,假设此处到半导体无压降；名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 4 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载其在半导体内感应出电荷-Q（金属内也是 -Q ）,所以需要通过加偏压,使得金属上名师归纳总结 再带上 -Q 半导体上带上Q；E 是由偏压引起的电场,就-Q=E*e0*er=Vbf/x*e0*er,第 4 页,共 4 页所以 Vbf = -Q*x/e0er,对于一般情形此式变积分；- - - - - - -