金刚石型结构:金刚石结构种相原子构成复式晶体两面心立方晶胞立方体空间角线彼位移四分空间角线长度套构成原子周围4邻原子组成正四面体结构
闪锌矿型结构:闪锌矿型结构晶胞两类原子组成面心立方晶格空间角线彼位移四分空间角线长度套构成
效质量:粒子晶体中运动时具等效质量概括半导体部势场作效质量表达式:
费米级 费米级T0 K时电子系统中电子占态 未占态分界线T0 K时系统中电子具高量
准费米级统费米级热衡状态标志外界影响破坏热衡半导体处非衡状态时存统费米级认分导带价带中电子讲基处衡状态导带价带间处衡状态费米级统计分布函数导带价带适引入导带费米级价带费米级局部费米级称准费米级
费米面:电子量E等费米级Ef等面称费米面
费米分布:量电子量量子态统计分布费米分布函数:
施级:通施掺杂半导体禁带中形成缺陷级子施杂质束缚电子量状态称施级
受级:通受掺杂半导体禁带中形成缺陷级受杂质束缚空穴量状态称受级
禁带:带结构中态密度零量区间
价带:半导体绝缘体中绝零度电子沾满高带
导带:导带电子形成量空间固体结构运动电子具量范围
N型半导体 纯净硅晶体中掺入五价元素(磷)取代晶格中硅原子位置形成N型半导体
P型半导体 纯净硅晶体中掺入三价元素(硼)取代晶格中硅原子位置形成P型半导体
简半导体 重掺杂半导体费米级接进入导带价带导带价带中载流子浓度高泡利相容原理起作电子空穴分布满足玻耳兹曼分布需采费米分布函数描述称类半导体简半导体
非简半导体 掺杂浓度较低费米级EF禁带中半导体 半导体中载流子分布典玻尔兹曼分布代费米分布描述时称非简半导体
施杂质:V族杂质硅锗中电离时够施放电子产生导电电子形成正电中心称施杂质n型杂质
受杂质:Ⅲ族杂质硅锗中够接受电子产生导电空穴形成负点中心称受杂质p型杂质
位式杂质:杂质原子取代晶格原子位晶格点处
间隙式杂质:杂质原子位晶格原子间隙位置
等电子杂质:杂质价电子数等代晶格原子价电子数时种杂质称等电子杂质
空穴: 定义 价带中空着状态成带正电荷粒子称空穴
意义 a 价带中量电子电流贡献仅少量空穴表达出 b金属中仅电子种载流子半导体中电子空穴两种载流子正两种载流子相互作半导体表现出许奇异特性制造形形色色器件
理想半导体(理想非理想区):a 原子静止具严格周期性晶格格点位置衡位置附振动 b 半导体材料纯净含种杂质 晶格格点位置存着组成半导体材料元素化学元素原子c 实际半导体晶格结构完整缺存着种形式缺陷
杂质补偿:半导体中施受杂质间相互抵消作通常称杂质补偿作
深级杂质:非ⅢⅤ族杂质硅锗禁带中产生施级距离导带较远产生受级距离价带较远通常称种级深级相应杂质深级杂质
浅级杂质:半导体中价电子受束缚较弱杂质原子够提供载流子(电子空穴)施受杂质半导体中形成级较价带顶导带底称浅级杂质
迁移率:单位电场作载流子获均定运动速度反映载流子电场作输运力半导体物理中重概念参数迁移率表达式:μqτm* 见效质量弛豫时间(散射)影响迁移率素
空穴牵引长度:表征空穴漂移运动效范围参量空穴牵引长度
点缺陷:简单晶体缺陷 结点 邻微观区域 偏离晶体结构正常排列 种缺陷包括:间隙原子空位成出现弗仓克耳缺陷 晶体形成空位间隙原子肖特基缺陷
弗仑克耳缺陷:间隙原子空穴成出现导致缺陷
肖特基缺陷:晶体形成空位间隙原子时缺陷
空穴:电子挣脱价键束缚成电子价键中留空位
空位:定条件晶格原子仅衡位置附振动部分原子会获足够量脱离周围原子束缚挤入晶格原子间隙间成间隙原子原位置便成空位
征载流子:征半导体中载流子(电子空穴)掺杂产生出
非衡载流子 半导体处非衡态时衡态时出部分载流子称非衡载流子ΔpΔn
热载流子:热载流子:强电场情况载流子电场中获量载流子均量热衡状态时载流子晶格系统处热衡状态温度均动量度然载流子量晶格系统量便引入载流子效温度Te描写种晶格系统处热衡状态时载流子称种状态载流子热载流子
束缚激子:等电子陷阱俘获载流子成带电中心中心库仑作俘获种带电符号相反载流子成定域激子称束缚激子
漂移运动:外加电压时导体半导体载流子受电场力作做定运动
扩散运动 :半导体部载流子存浓度梯度时引起载流子浓度高方浓度低方扩散扩散运动载流子规运动电子扩散电流
状态密度:带中量E附单位量间隔量子态数
直接复合:导带中电子越禁带直接跃迁价带价带中空穴复合样复合程称直接复合
间接复合:导带中电子通禁带复合中心级价带中空穴复合样复合程称间接复合
俄歇复合:载流子高级低级跃迁发生电子空穴复合时余量传载流子载流子激发量更高级重新跃迁回低级时余量常声子形式放出种复合称俄歇复合显然种非辐射复合
陷阱中心半导体中杂质缺陷禁带中形成定级级具收容部分非衡载流子作杂质级种积累非衡载流子作称陷阱效应产生显著陷阱效应杂质缺陷称陷阱中心
复合中心:半导体中杂质缺陷禁带中形成定级非衡载流子寿命影响杂质缺陷越寿命越短杂质缺陷促进复合作促进复合杂质缺陷称复合中心
等电子复合中心:等电子复合中心:Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体中掺入定量原子等价某种杂质原子取代格点原子杂质原子原子间电负性差中性杂质原子束缚电子空穴成带电中心带电中心会吸引束缚载流子符号相反载流子形成激子束缚态
爱斯坦关系:电子Dnμn k0Tq 空穴Dpμp k0Tq表明非简情况载流子迁移率扩散系数间关系
陷阱效应:杂质级积累非衡载流子作称陷阱效应
回旋振:物质半导体中载流子定恒定磁场高频磁场时作会发生抗磁振
砷化镓负阻效应:电场达定値时谷1中电子电场中获足够量开始转移谷2发生谷间散射电子动量较改变伴吸收发射声子两谷完全相进入谷2电子效质量增加迁移率降低均漂移速度减电导率降产生负阻效应
耿氏效应:半导体体产生高频电流现象称耿氏效应
扩散长度:扩散长度表征载流子扩散效范围物理量等扩散系数寿命方根
势垒电容:外加正偏压增加时部分电子空穴存入势垒区反正偏压减时势垒区电场增强势垒区宽度增加空间电荷数量增部分电子空穴势垒区取出加反偏压情况类似总pn结外加电压变化引起电子空穴势垒区存入取出作导致势垒区空间电荷数量外加电压变化电容器充放电作相似种pn结电容效应称势垒电容
扩散电容:正偏压时空穴p区注入n区势垒区n区边界n区侧扩散长度便形成非衡空穴电子积累样p区非衡电子空穴积累正偏压增加时p区注入n区空穴增加注入空穴部分扩散走外加电压变化时n区扩散区积累非衡空穴增加保持电中性电子相应增加样p区扩散区积累非衡电子保持电中性空穴增加种扩散区电荷数量外加电压变化产生电容效应称pn结扩散电容
pn结隧道效应:简化重掺杂半导体中n型半导体费米级进入导带p型半导体费米级进入价带重掺杂情况杂质浓度势垒区薄量子力学隧道效应n区导带电子穿禁带p区价带p区价带电子穿禁带n区导带产生隧道电流
耗层似:势垒高度远koT时势垒区似耗层耗层中载流子极稀少空间电荷贡献忽略杂质全部电离空间电荷完全电离杂质电荷形成
肖特基势垒二极:利金属半导体整流接触效应特性制成二极称肖特基势垒二极pn结二极具类似电流电压关系单导电性前者区者显著特点 a 载流子运动形式言pn结正导通时p区注入n区空穴n区注入p区电子少数载流子先形成定积累然扩散运动形成电流种注入非衡载流子积累称电荷贮存效应严重影响pn结高频性肖特基势垒二极正电流半导体数载流子进入金属形成数载流子器件肖特基势垒二极pn结二极更高频特性 b 相高度肖特基势垒二极JsdJstpn结反饱电流Js
欧姆接触:金属半导体接触时形成非整流接触欧姆接触产生明显附加阻抗会半导体部衡载流子浓度发生显著改变(半导体重掺杂时金属接触形成接理想欧姆接触
理想MIS结构:a 金属半导体间功函数差零 b 绝缘层中没电荷绝缘层完全导电 c 绝缘层半导体界面处存界面态
深耗状态:金属半导体间加脉阶跃高频正弦波形成正电压时空间电荷层少数载流子产生速率电压变化反型层建立耗层延伸半导体深处产生量受负电荷满足电中性条件种情况时耗层宽度远强反型耗层宽度宽度电压幅度增增种状态称深耗状态
SiSiO2系统种电荷:a 二氧化硅层中动离子带正电钠离子钾氢等正离子 b 二氧化硅层中固定电荷 c 二氧化硅层中电离陷阱电荷种辐射X射线γ射线电子射线等引起
异质结:两种半导体单晶材料超组成结称异质结
异质结特点:a 带发生弯曲出现尖峰凹口 b 带交界面处连续突变
异质pn结超注入现象:指异质pn结中宽禁带半导体注入窄禁带半导体中少数载流子浓度宽带半导体中数载流子浓度
间接带隙半导体:导带极值价带极值没应相波矢例锗硅类半导体价带顶位K空间原点导带低k空间原点种半导体称间接带隙半导体
非竖直(直接)跃迁:非竖直(直接)跃迁中电子仅吸收光子时晶格交换定振动量吸收放出声子
光电探测器件工作原理途:光引起半导体电导率增加现象称光电导量实验证明半导体光电导强弱射波长密切关系谓光电导光谱分析指应波长光电导响应灵敏度变化关系通测量光电导光谱分布确定半导体材料光电导特性根原理制成光电探测器途:PbSPbSePbTe重红外探测器材料CdS见光响应外效短波方面知道x光短波
半导体太阳电池基原理:适波长光射非均匀半导体(pn结等)时建电场作(加外电场)半导体部产生电动势(光生电压)pn结短路出现电流种建电场引起光电效应称光生伏特效应根原理制成太阳电池太阳辐射直接转变电
光电池(光电二极)基原理:适波长光射pn结时pn结势垒区存较强建电场结两边光生少数载流子受该场作相反方运动pn结两端产生光生电动势pn结外电路接通光停止会渊源断电流电路pn结起电源作
半导体发光器件基原理:半导体电子吸收定量光子激发样处激发态电子较低级跃迁光辐射形式释放出量电子高级低级跃迁伴着发射光子半导体发光现象(产生光子发射条件系统必须处非衡状态半导体需某种激发程存通非衡载流子复合形成发光
半导体激光器件基原理: 处激发态E2原子数处激发态E1原子数光子流hν12射受激辐射超吸收程样系统发射量hν12进入系统样量光子数钟现象称光量子放通常处激发态E2(高级)原子数处激发态E1(低级)原子数种反常情况称分布反转粒子数反转激光发射必须满足 a 形成分布反转受激辐射占优势 b 具振腔实现光量子放 c 少达阈值电流密度增益少等损耗
半导体霍尔器件基原理:通电流半导体放均匀磁场中设电场X方磁场方电场垂直z方垂直电场磁场+yy方产生横电场现象称霍尔效应利霍尔效应制成电子器件称霍尔器件
二维电子气:MOS反型层中电子局限窄势阱中运动反型层中电子垂直界面z方运动量子化形成系列分立级E0E1…Ej…xy面着界面方量准连续称样电子系统二维电子气
半导体压阻器件基原理:半导体施加应力时半导体电阻率发生改变种现象称压阻效应应半导体应变计压敏二极压敏晶体等 a 利半导体电阻应力变化现象制成半导体应变计 bpn结伏安特性压力变化利压敏特性制成压敏二极压敏三极
非晶态半导体:原子排列具周期性具长程序半导体称非晶态半导体
半导体热电效应应:温差发电器 制冷器原理P373
判断半导体导电类型
a 热探针法 温度增加时载流子浓度速度增加热端扩散冷端果载流子空穴热端缺少空穴冷端剩空穴冷端电势较高形成冷端指热端电场果载流子电子热端缺少电子冷端剩电子热端电势较高形成热端指冷端电场半导体温差电动势正负判断半导体导电类型
B霍尔效应法
n型p型半导体霍尔系数符号相反霍尔电压Vh正负相反霍尔电压Vh正负判断半导体导电类型
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