*第章半導(dǎo)體概述電阻率p介于導(dǎo)體和絕緣體之間，并且具有負的電阻溫度系數(shù)T半導(dǎo)體第1章半導(dǎo)體中的電子狀態(tài)共價鍵：由同種晶體組成的元素半導(dǎo)體,其原子間無負電性差，它們通過共用一對自旋相反而配對的價電子結(jié)合在一起。共價鍵的特點：1、飽和性、方向性共有化運動：電子由一個原子轉(zhuǎn)移到相鄰的原子去，因而，電子將可以在整個晶體中運動。孤立原子中的電子狀態(tài)：主量子數(shù)口：1,2,3,……角量子數(shù)：,1,2,…(n—1)磁量子數(shù)：1,±1,±2,…±1自旋量子數(shù)：±1/2波函數(shù)：描述微觀粒子的狀態(tài)波矢描述晶體中電子的共有化運動狀態(tài)。薛定諤方程：決定粒子變化的方程h2d2、[■—■V(r)]■(r)■E■(r)8■2mdr2布里淵區(qū)的特征：(1)每隔1/的表示的是同一個電子態(tài)；(2)波矢只能取一系列分立的值，每個占有的線度為1/l本征激發(fā)：當溫度一定時，價帶電子受到激發(fā)而成為導(dǎo)帶電子的過程物質(zhì)的能帶可分為價帶、禁帶和導(dǎo)帶三部分，導(dǎo)帶和價帶之間的空隙稱為能隙。由于能帶結(jié)構(gòu)不同，在導(dǎo)電特性上就有了導(dǎo)體、絕緣體、半導(dǎo)體。導(dǎo)體：通常指電阻率101■■m的物質(zhì)。金屬和合金一般都是導(dǎo)體，如鋁、金、鎢、銅、鎳鉻等。能帶能隙很小或為在室溫下電子很容易獲得能量而躍遷至導(dǎo)帶而導(dǎo)電。絕緣體：通常電阻率109?jm物質(zhì)。如o2iSiN等。能帶能隙很大，可達到34,電子很難跳躍至導(dǎo)帶，所以無法導(dǎo)電。半導(dǎo)體導(dǎo)電特性處于導(dǎo)體和絕緣體之間，能隙一般約為一，只要給予適當條件的能量激發(fā)，或是改變其能隙之間距就能導(dǎo)電。如硅為，鍺為，砷化鎵為，所以它們都是半導(dǎo)體。m*電子有效質(zhì)量n■E■k,E■O,士m*電子有效質(zhì)量n2m*n空穴：將價帶電子的導(dǎo)電作用等效為帶正電荷的準粒子的導(dǎo)電作用。禁帶寬度隨溫度增加而減小。多能谷結(jié)構(gòu)：鍺、硅的導(dǎo)帶分別存在四個和六個這種能量最小值，導(dǎo)帶電子主要分布在這些極值附近。間接帶隙半導(dǎo)體：硅和鍺的導(dǎo)帶底和價帶頂在空間處于不同的值。第章半導(dǎo)體中的雜質(zhì)和缺陷能級根據(jù)雜質(zhì)能級在禁帶中的位置，將雜質(zhì)分為：淺能級雜質(zhì)-能級接近導(dǎo)帶底或價帶頂；深能級雜質(zhì)-能級遠離導(dǎo)帶底或價帶頂。施主雜質(zhì)：束縛在雜質(zhì)能級上的電子被激發(fā)到導(dǎo)帶成為導(dǎo)帶電子，該雜質(zhì)電離后成為正電中心（正離子）。這種雜質(zhì)稱為施主雜質(zhì)。施主電離能：IE■E-EDCD受主雜質(zhì)：束縛在雜質(zhì)能級上的空穴被激發(fā)到價帶成為價帶空穴，該雜質(zhì)電離后成為負電中心（負離子）。這種雜質(zhì)稱為受主雜質(zhì)。受主電離能：△摻施主的半導(dǎo)體的導(dǎo)帶電子數(shù)主要由施主決定，導(dǎo)電的載流子主要是電子（電子數(shù)空穴數(shù)），對應(yīng)的半導(dǎo)體稱為型半導(dǎo)體。稱電子為多數(shù)載流子，簡稱多子，空穴為少數(shù)載流子，簡稱少子。雜質(zhì)的補償作用雜質(zhì)的補償既摻有施主又摻有受主：補償半導(dǎo)體N■N時型半導(dǎo)體N）N時型半導(dǎo)體NUN時雜質(zhì)的高度補償DAADAD深能級雜質(zhì)特點：■多為替位式雜質(zhì)

②硅、鍺的禁帶中產(chǎn)生的施主能級距離導(dǎo)帶底和價帶頂較遠，形成深能級，稱為深能級雜質(zhì)。③深能級雜質(zhì)能夠產(chǎn)生多次電離，每次電離均對應(yīng)一個能級。束縛激子：即等電子陷阱俘獲一種符號的載流子后，又因帶電中心的庫侖作用又俘獲另一種帶電符號的載流子，這就是束縛激子。兩性雜質(zhì)：在化合物半導(dǎo)體中，某種雜在其中既可以作施主又可以作受主，這種雜質(zhì)稱為兩性雜質(zhì)。缺陷能級、點缺陷、位錯能級（主要指線缺陷）點缺陷：空位自間隙原子反結(jié)構(gòu)缺陷各種復(fù)合體位錯第章半導(dǎo)體的導(dǎo)電性外加電壓時，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形成電流。即漂移運動載流子散射：載流子在半導(dǎo)體中運動時，不斷地與熱振動著的晶格原子或電離了的雜質(zhì)離子發(fā)生碰撞。用波的概念，即電子波在半導(dǎo)體中傳播時遭到了散射。平均漂移速度的大小與電場強度成正比，其比值稱為電子遷移率。遷移率的意義：表征了在單位電場下載流子的平均漂移速度。它是表示半導(dǎo)體電遷移能力的重要參數(shù)。遷移率：反映載流子在電場作用下運動的難易程度1EP■EF0Tk非平衡態(tài)到平衡態(tài)的弛豫1EP■EF0Tk非平衡態(tài)到平衡態(tài)的弛豫時間。電離雜質(zhì)散射：即庫侖散射能級被電子占據(jù)的概率:第章非平衡載流子注入的非平衡載流子濃度大于平衡時的少子濃度，小于平衡時的多子濃度，稱為小注入。產(chǎn)生過剩載流子的方法：（1光注入（）電注入（3高能粒子輻照……位于禁帶中央的深能級是最有效的復(fù)合中心淺能級不能起有效的復(fù)合中心的作用按復(fù)合機構(gòu)分（）直接復(fù)合（2間接復(fù)合:比例系數(shù)，它表示單位時間一個電子與一個空穴相遇的幾率，通常稱為復(fù)合系數(shù)。小注入時，非子壽命決定于材料小注入時非子的壽命決定于少子的壽命，少子的壽命受半導(dǎo)體的形狀和表面狀態(tài)的影響大注入時，非子壽命決定于注入；注入濃度大，■小電子產(chǎn)生率電子俘獲率：T淺能級雜質(zhì)電子俘獲率電子產(chǎn)生率：-深能級雜質(zhì)俄歌復(fù)合一一非輻射復(fù)合（）載流子從高能級向低能級躍遷，發(fā)生電子一一空穴復(fù)合時，（）將多余的能量傳給另一載流子，（3使此載流子被激發(fā)到能量更高的能級上去，（）當它重新躍遷回低能級時，多余的能量以聲子形式放出。當半導(dǎo)體處于熱平衡態(tài)，施主、受主、復(fù)合中心或其他雜質(zhì)能級上，都具有一定數(shù)目的電子,且能級上的電子通過載流子的俘獲和產(chǎn)生保持平衡。處于非平衡態(tài)，雜質(zhì)能級上電子數(shù)目的改變表明雜質(zhì)能級具有收容載流子的能力。雜質(zhì)能級積累非平衡載流子的作用稱為陷阱效應(yīng)。具有顯著積累非平衡載流子作用的雜質(zhì)能級稱為陷阱，相應(yīng)的雜質(zhì)和缺陷稱為陷阱中心。若r■r,,就是空穴陷阱，反之則為電子陷阱。pn陷阱增長了從非平衡態(tài)恢復(fù)到平衡態(tài)的時間。對非平衡載流子有兩種定向運動：電場作用下的漂移運動濃度差引起的擴散運動。稱為平均擴散長度L■D■pppp遷移率：反映載流子在電場作用下運動的難易程度。擴散系數(shù)：反映存在濃度梯度時載流子運動的難易程度。第章結(jié)結(jié)的形成：在一塊本征半導(dǎo)體兩側(cè)通過擴散不同的雜質(zhì)分別形成型半導(dǎo)體和型半導(dǎo)體。此時將在型半導(dǎo)體和型半導(dǎo)體的結(jié)合面上形成如下物理過程：因濃度差多子的擴散運動由雜質(zhì)離子形成空間電荷區(qū)，空間電荷區(qū)形成內(nèi)電場，內(nèi)電場促使少子漂移，內(nèi)電場阻止多子擴散。內(nèi)電場越強，漂移運動越強，而漂移使空間電荷區(qū)變薄。擴散和漂移這一對相反的運動最終達到動態(tài)平衡，空間電荷區(qū)的厚度固定不變。擴散的結(jié)果使空間電荷區(qū)變寬。勢壘電容C:結(jié)的阻擋層類似于平板電容器，它在交界面兩側(cè)貯存著數(shù)值相等；極性相B反的離子電荷，當外加電壓使結(jié)上壓降發(fā)生變化時，離子薄層的厚度也相應(yīng)地隨之改變，這相當結(jié)中存儲的電荷量也隨之變化，猶如電容的充放電。擴散電容C當外加電壓變化時，除改變阻擋層內(nèi)貯存的電荷量外，還同時改變阻擋層外中D性區(qū)區(qū)和區(qū)內(nèi)貯存的非平衡載流子。例如，外加正向電壓增大4時，注入到中性區(qū)的非平衡少子濃度相應(yīng)增大，濃度分布曲線上移。雪崩擊穿：當反向電壓足夠高時（擊穿電壓高，伏以上）結(jié)中內(nèi)電場較強，使參加漂移的載流子加速，與中性原子相碰，使之價電子受激發(fā)產(chǎn)生新的電子空穴對，又被加速，而形成連鎖反應(yīng)，使載流子劇增，反向電流驟增。結(jié)反向高場強■通過結(jié)的少子獲得能量大■與晶體中原子碰撞使共價鍵的束縛電荷掙脫共價鍵■形成電子空穴對（碰撞電離）■載流子倍增效應(yīng)齊納擊穿隧道擊穿：對摻雜濃度高的半導(dǎo)體，結(jié)的耗盡層很薄，只要加入不大的反向電壓（4耗盡層可獲得很大的場強，從而破壞共價鍵的結(jié)構(gòu)，將價電子從共價鍵中拉出來,而獲得更多的電子空穴對，使反向電流驟增。結(jié)電場很大■直榭將結(jié)中的束縛電荷從共價鍵中拉出來■形成電子空穴對■很大反向電流電擊穿當反向電流與電壓的乘積不超過結(jié)容許的耗散功率時稱為電擊穿，是可逆的。即反壓降低時管子可恢復(fù)原來的狀態(tài)。雪崩擊穿、齊納擊穿一一可逆熱擊穿若反向電流與電壓的乘積超出結(jié)的耗散功率則管子會因為過熱而燒毀形成熱擊穿熱擊穿——不可逆。

第章金屬和半導(dǎo)體的接觸歐姆接觸：定義不產(chǎn)生明顯的附加阻抗，而且不會使半導(dǎo)體內(nèi)部的平衡載流子濃度發(fā)生顯著的變化。TOC\o"1-5"\h\z金屬功函數(shù)的定義真空中靜止電子的能量E八與金屬的E「能量之差0FE與費米能級之差稱為半導(dǎo)體的功函數(shù)。0在半導(dǎo)體中，導(dǎo)帶底E和價帶頂E一般都比E低幾個電子伏特。CV0半導(dǎo)體功函數(shù)的定義真空中靜止電子的能量E與半導(dǎo)體的E能量之差，即電子的親合能0FW■■■，■（E）■■■E■■E■EsCFsn0C費米能級釘扎效應(yīng)：在半導(dǎo)體表面，費米能級的位置由表面態(tài)決定，而與半導(dǎo)體摻雜濃度無關(guān)的現(xiàn)象。隧道效應(yīng)：重摻雜的半導(dǎo)體與金屬接觸時，則勢壘寬度變得很薄，電子通過隧道效應(yīng)貫穿勢壘產(chǎn)生大隧道電流，甚至超過熱電子發(fā)射電流而成為電流的主要成分，即可形成接近理想的歐姆接觸。肖特基勢壘二極管的正向電流，主要是由半導(dǎo)體中的多數(shù)載流子進入金屬形成的，肖特基二極管和比結(jié)反向飽和電流大得多。因此肖特基二極管由較低的正向?qū)妷?，一般為左右，且有更好的高頻特性。用途：