发布时间 : 星期一 文章半导体物理复习提纲更新完毕开始阅读0124c0a14493daef5ef7ba0d4a7302768e996fb1
半导体物理复习提纲
与空穴浓度p的乘积。
载流子的各种运动
1、何谓直接复合？间接复合？
直接复合:导带电子直接跃迁到价带与空穴复合。
间接复合:通过位于禁带中的杂质或缺陷能级的中间过渡。 2、推导直接复合的非平衡载流子寿命公式,从直接复合的非平衡载流子寿命公式出发说明小注入条件下,寿命为定值。
复合率:R=rnp 产生率:G=rn0p0
净复合率:Ud=R-G=r(np-n0p0)
将n= n0+Δn、p= p0+Δp代入得:Ud= r(n0+p0)Δp+r(Δp)2
非平衡载流子寿命:τ=小注入情况下Δp
(n0+p0),则有:τ=
3、了解间接复合的净复合率公式中各参量代表的意义,并从间接复合的净复合率公式出发说明深能级就是最有效的复合中心。
时双曲函数有最小值,此时净复合率U取最大值,非平衡载流子的寿命达到极小值。这意味着复合中心能级Et的位置越靠近禁带中央,复合中心的复合作用越强。因此,通过掺入深能级杂质来降低非平衡载流子寿命就是确实有效的。 4、已知间接复合的非平衡载流子寿命公式的一般形式,会化简不同费米能级位置下的寿命公式。
強n型区(Et< EF< Ec):弱n型区(Ei< EF< Et):
半导体物理复习提纲
弱p型区(Et< EF< Ei):强p型区(EV< EF 5、半导体的主要散射机制？温度对它们的影响,原因？ ,温度升高散射增加。温度越高电子热运动速度越大或者声,温度升高散射减少。温度越高载流子热运动的平均速度越大, 子数目越多,电子遭声学波声子散射的概率越大。 于就是可以很快掠过杂质中心,偏转小,受到电离杂质的影响小。 对于杂质半导体,温度低时,电离杂质散射起主要作用;温度高时,晶格振动散射起主要作用 6、 何谓漂移运动？ 半导体中的载流子在外场的作用下,作定向运动。 7、 迁移率的定义、量纲。影响迁移率的因素。 漂移速度:因电场加速而获得的平均速度。 迁移率:单位电场下,载流子的平均漂移速度(cm/V·s) 2 影响因素:有效质量、散射 8、 解释迁移率与杂质浓度、温度的关系。 掺杂很轻(忽略电离杂质散射):T↑→晶格振动散射↑→μ↓ 一般情况低温:T↑→电离杂质散射↓→μ↑ 一般情况高温:T↑→晶格振动散射↑→μ↓ 9、 解释电阻率随温度的变化关系。 低温:T↑→电离杂质散射↓→μ↑→ρ↓ →ρ↓ n(未全电离):T↑→n↑→ρ↓ 中温:T↑→晶格振动散射↑→μ↓→ρ↑ →ρ↑ n(全电离):n=ND饱与 高温:T↑→晶格振动散射↑→μ↓→ρ↑ →ρ↓↓ n(本征激发开始):T↑→n↑↑→ρ↓↓ 10、 强电场下Si、Ge与GaAs的漂移速度的变化规律,并解释之。 无电场时:载流子与晶格散射,交换的净能量为零,载流子与晶格处于热平衡状态。 弱电场时:载流子从电场获得能量,与声子作用过程中,一部分通过发射声子转移给晶格,其余部分用于提高载流子的漂移速度。但漂移速度很小,仍可认为载流子系统与晶格系统近似保持热平衡状态。 电场较强时:载流子从电场获得很多能量,载流子的平均能量比热平衡状态时的大,因而 半导体物理复习提纲 载流子系统与晶格系统不再处于热平衡状态。 电场很强时:载流子从电场获得的能量与晶格散射时,以光学波声子的方式转移给了晶格。所以获得的大部分能量又消失,故平均漂移速度可以达到饱与。 GaAs特殊性:因为GaAs的多能谷结构决定的。卫星能谷的曲率比中心能谷要小,因此有效质量大。当电场不强时,导带电子都集中在中心能谷,但就是随着电场强度的增加,能谷1中的电子从电场中获得足够能量后开始转移到卫星能谷中,发生能谷间的散射。由于卫星能谷有效质量大,所以电子转移的结果使平均迁移率下降,从而出现电场强度增加漂移速度下降,即电导率下降的负微分电导区域。 11、 何谓热载流子？ 载流子的平均能量比热平衡时大,即载流子的动能高于平均热运动能量。 12、载流子在什么情况下做扩散运动？扩散系数的定义、量纲。 载流子依靠浓度梯度所产生的一种定向运动。 扩散系数D:表征载流子在一定分布下扩散的快慢,主要由晶体内部的散射机制决定。 单位:cm/S2 13、爱因斯坦关系式？理解推导过程。 表征了非简并情况下载流子迁移率与扩散系数之间的关系。 14、扩散长度与牵引长度的定义。 扩散长度:表征少数载流子一边扩散,一边复合所能够走过的平均距离。 牵引长度:载流子在寿命时间内所漂移的距离。 15、在不同条件下,对连续性方程进行化简。 光照恒定:掺杂均匀:电场均匀:均匀照射: 16、平均自由时间、非平衡载流子寿命概念。 平均自由时间:载流子在电场中作漂移运动时,只有在连续两次散射之间的时间内才做加速运动,这段时间称为自由时间,其平均值为平均自由时间。 非平衡载流子寿命:寿命τ表示光照停止之后,非平衡载流子浓度衰减到原来的数值1/e所经历的时间,也表示非平衡载流子的平均生存时间。 17、平均自由程与扩散长度概念。 扩散长度:非平衡载流子深入样品的平均距离,称为扩散长度。 半导体物理复习提纲 平均自由程:相邻两次碰撞之间的平均距离,即称为载流子的平均自由程。 18、小注入、大注入概念 小注入:获得能量后非平衡载流子,尤其就是非平衡少子的数量远远小于原来热平衡时多子的数量,称为非平衡少子的小注入。 大注入:非平衡少子的数量已达到或超过热平衡多子的数量,那么就会出现所有的少子的总量会达到与多子总量接近的程度,产生多子不多少子不少的情形,将其称为非平衡少子的大注入。 半导体与外界作用、半导体接触现象 1、本课程中哪几种外界作用能够改变单一半导体的电导率,试述原理。 温度:温度可以影响载流子浓度与载流子的分布。低温弱电离,中文全电离,高温本征激发。温度不均匀使载流子浓度不均匀,导致扩散运动,产生温差电动势。 光照:光照使半导体吸收光子,价带电子激发到导带产生非平衡载流子,产生光生伏特效应。 磁场:霍尔效应,通了电流的半导体在垂直电流方向的磁场作用下,在与电流与磁场垂直的方向上形成电荷积累与出现电势差的现象。一些物质如半导体中的载(电)流子在一定的恒定(直流)磁场与高频磁场同时作用下会发生抗磁共振(常称回旋共振)。 外力:对半导体施加外力,使内部晶格间距发生变化,改变半导体内部势场,导致能带变化。由于载流子迁移率的变化,电阻率发生变化 2、请说出判断半导体导电类型的实验方法。 n型半导体 <0,p型半导体 >0。 3、试述平衡p-n结形成的物理过程,画出势垒区中载流子漂移运动与扩散运动的方向。 当p型半导体与n型半导体接触在一起时,扩散与漂移这一对相反的运动最终达到平衡,相当于两个区之间没有电荷运动,空间电荷区的厚度固定不变。在两者的交界面处存在着一个过渡区,通常称为p-n结。 p区空穴扩散电子漂移,n区电子扩散空穴漂移。 4、内建电势差VD的公式。分析影响接触电势差的因素。 接触电势差与PN结两侧掺杂浓度、温度、材料等参数有关。 5、平衡p-n结、正向偏置p-n结、反向偏置p-n结的空间图、能带图,各区域载流子浓度表达式、载流子运动方向、电流方向。