半導(dǎo)體物理考試要點(diǎn)

1、半導(dǎo)體物理考試要點(diǎn)題型：一、 填空題（35分左右）二、 大題（65分左右）：簡答、計(jì)算、證明，共5至6個(gè)題第一章1、 導(dǎo)體、半導(dǎo)體、絕緣體能帶上的區(qū)別（課件1.2.3 Page45-51）2、 空穴的概念（P54）第二章主要考點(diǎn)即課件上的思考題。1、 什么是施主雜質(zhì)、受主雜質(zhì)？p型半導(dǎo)體n型半導(dǎo)體是如何定義的？摻入半導(dǎo)體的雜質(zhì)原子向半導(dǎo)體提供導(dǎo)電的電子，并成為帶正電的離子，稱這種雜質(zhì)為施主雜質(zhì)。摻入半導(dǎo)體的雜質(zhì)原子向半導(dǎo)體提供導(dǎo)電的空穴，并成為帶負(fù)電的離子，稱這種雜質(zhì)為受主雜質(zhì)。純凈半導(dǎo)體中摻入受主雜質(zhì)后，受主雜質(zhì)電離，使價(jià)帶中的導(dǎo)電空穴增多，增強(qiáng)了半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力，通常把主要依靠空穴導(dǎo)電的半

2、導(dǎo)體稱為p型半導(dǎo)體。p型半導(dǎo)體中空穴為多數(shù)載流子，電子為少數(shù)載流子。純凈半導(dǎo)體中摻入施主雜質(zhì)后，受主雜質(zhì)電離，使導(dǎo)帶中的導(dǎo)電電子增多，增強(qiáng)了半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力，通常把主要依靠導(dǎo)帶電子導(dǎo)電的半導(dǎo)體稱為n型半導(dǎo)體。n型半導(dǎo)體中電子為多數(shù)載流子，空穴為少數(shù)載流子。2、 什么是雜質(zhì)的補(bǔ)償，雜質(zhì)補(bǔ)償?shù)囊饬x何在？當(dāng)半導(dǎo)體中同時(shí)摻入施主和受主兩種雜質(zhì)時(shí)，施主能級(jí)上的電子要躍遷到受主能級(jí)上。對(duì)于提供載流子來說，有著有互相抵消的作用，有效摻雜濃度等于兩者之差，這種現(xiàn)象被稱為雜質(zhì)補(bǔ)償。意義：通過采用雜質(zhì)補(bǔ)償?shù)姆椒▉砀淖儼雽?dǎo)體某個(gè)區(qū)域的導(dǎo)電類型或電阻率。3、 計(jì)算題：用類氫模型計(jì)算施主雜質(zhì)和受主雜質(zhì)的電離能（Page

3、54、Page77-78）施主雜質(zhì)的電離能：受主雜質(zhì)的電離能：其中E0=13.6eV，mn*為電子的有效質(zhì)量，mp*為空穴的有效質(zhì)量，m0為電子的慣性質(zhì)量，r為相對(duì)介電常數(shù)第三章1、 費(fèi)米分布、玻爾茲曼分布及適用條件對(duì)于能量為E的一個(gè)量子態(tài)被一個(gè)電子占據(jù)的概率fE為：稱為電子的費(fèi)米分布函數(shù)。當(dāng)E-EFk0T時(shí)，稱為電子的玻爾茲曼分布函數(shù)。2、 費(fèi)米能級(jí)的定義及意義費(fèi)米能級(jí)是絕對(duì)零度時(shí)電子占據(jù)的最高能級(jí)。費(fèi)米能級(jí)的物理意義是，該能級(jí)上的一個(gè)狀態(tài)被電子占據(jù)的幾率是1/2。費(fèi)米能級(jí)在半導(dǎo)體物理中是個(gè)很重要的物理參數(shù)，只要知道了它的數(shù)值，在一定溫度下，電子在各量子態(tài)上的統(tǒng)計(jì)分布就完全確定了。它和溫度，

4、半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電類型，雜質(zhì)的含量以及能量零點(diǎn)的選取有關(guān)。3、 電子和空穴濃度的表達(dá)式電子濃度：其中NC為導(dǎo)帶的有效狀態(tài)密度，并且NCT32空穴濃度：其中NV為價(jià)帶的有效狀態(tài)密度4、 本征載流子濃度的公式及決定因素本征載流子濃度：ni=n0=p0，ni=n0p05、 n0、p0、ni的關(guān)系ni2=n0p06、 電子和空穴占據(jù)雜質(zhì)能級(jí)的概率電子占據(jù)施主能級(jí)的概率：空穴占據(jù)受主能級(jí)的概率：其中是gD施主能級(jí)的基態(tài)簡并度，gA受主能級(jí)的基態(tài)簡并度，對(duì)鍺、硅、砷化鎵等材料，gD=2,gA=47、 不同溫度下，電離程度及載流子濃度的計(jì)算P828、 簡并半導(dǎo)體與非簡并半導(dǎo)體的概念簡并半導(dǎo)體：摻雜濃度高，對(duì)于

5、n型半導(dǎo)體，其費(fèi)米能級(jí)EF接近導(dǎo)帶或進(jìn)入導(dǎo)帶中；對(duì)于p型半導(dǎo)體，其費(fèi)米能級(jí)EF接近價(jià)帶或進(jìn)入價(jià)帶中的半導(dǎo)體。服從費(fèi)米分布函數(shù)。非簡并半導(dǎo)體：摻雜濃度較低，其費(fèi)米能級(jí)EF在禁帶中的半導(dǎo)體。服從玻爾茲曼分布函數(shù)。第四章1、 電導(dǎo)率的表達(dá)式 =nqn+pqp對(duì)于n型半導(dǎo)體：=nqn對(duì)于p型半導(dǎo)體：=pqp對(duì)于本征半導(dǎo)體：=niqn+p2、 遷移率的定義及其與平均自由時(shí)間的關(guān)系遷移率：單位電場(chǎng)作用下載流子獲得的平均速度，反映了載流子在電場(chǎng)作用下輸運(yùn)能力。=vd=qm*3、 散射的概念，以及兩種重要的散射機(jī)制及其它們與溫度和雜質(zhì)濃度的關(guān)系散射：載流子與其它粒子發(fā)生彈性或非彈性碰撞，碰撞后載流子的速度的大

6、小和方向發(fā)生了改變。兩種重要的散射機(jī)制為電離雜質(zhì)散射和晶格振動(dòng)散射。電離雜質(zhì)散射：PiNiT-32，雜質(zhì)濃度大，收到散射機(jī)會(huì)多；溫度高，平均熱運(yùn)動(dòng)速度快，可較快的掠過雜質(zhì)離子，偏轉(zhuǎn)小，不易被散射。P36晶格振動(dòng)散射：4、 本征半導(dǎo)體和雜質(zhì)半導(dǎo)體的電阻率隨溫度變化關(guān)系P81 第五章1、 非平衡載流子的產(chǎn)生、復(fù)合過程要破壞半導(dǎo)體的平衡態(tài)對(duì)它施加的外部作用可以是光的，還可以是電或其他能量傳遞的方式。相應(yīng)地除了光照還可以用其他方法產(chǎn)生非平衡載流子，最常用的是用電的方法，稱為非平衡載流子的電注入。當(dāng)產(chǎn)生非平衡載流子的外部作用撤除之后，注入的非平衡載流子并不能一直存在下去。光照停止后，原來激發(fā)到導(dǎo)帶的電子

7、又回到價(jià)帶，電子和空穴又成對(duì)地消失了。最后，載流子濃度恢復(fù)到平衡時(shí)的值，半導(dǎo)體又回到平衡態(tài)，過剩載流子逐漸消失。這一過程稱為非平衡載流子的復(fù)合。2、 非平衡載流子的壽命及復(fù)合率非平衡載流子的平均生存時(shí)間稱為非平衡載流子的壽命，用表示。通常把單位時(shí)間單位體積內(nèi)凈復(fù)合消失的電子-空穴對(duì)數(shù)稱為非平衡載流子的復(fù)合率，即p。3、 準(zhǔn)費(fèi)米能級(jí)的提出及在非平衡載流子濃度公式中的應(yīng)用、相應(yīng)的計(jì)算電子系統(tǒng)的熱平衡狀態(tài)是通過熱躍遷實(shí)現(xiàn)的。在一個(gè)能帶范圍內(nèi)，熱躍遷十分頻繁，極短時(shí)間內(nèi)就能導(dǎo)致一個(gè)能帶內(nèi)的熱平衡。然而，電子在兩個(gè)能帶之間，例如導(dǎo)帶和價(jià)帶之間的熱躍遷就稀少得多，因?yàn)橹虚g還隔著禁帶。當(dāng)半導(dǎo)體的平衡態(tài)遭到破

8、壞而存在非平衡載流子時(shí)，由于上述原因，可以認(rèn)為，分別就價(jià)帶和導(dǎo)帶中的電子講，它們各自基本上處于平衡態(tài)，而導(dǎo)帶和價(jià)帶之間處于不平衡狀態(tài)。因而費(fèi)米能級(jí)和統(tǒng)計(jì)分布函數(shù)對(duì)導(dǎo)帶和價(jià)帶各自仍然適用，可以分別引入導(dǎo)帶費(fèi)米能級(jí)和價(jià)帶費(fèi)米能級(jí)，它們都是局部的費(fèi)米能級(jí)，稱為“準(zhǔn)費(fèi)米能級(jí)”。P33非平衡載流子濃度計(jì)算公式：4、 擴(kuò)散流密度及電流密度P101擴(kuò)散流密度：單位時(shí)間通過單位面積的粒子數(shù)。5、 擴(kuò)散方程及其解的形式（厚樣品與薄樣品）6、 愛因斯坦關(guān)系的應(yīng)用 愛因斯坦關(guān)系式對(duì)平衡和非平衡載流子同樣適用。利用愛因斯坦關(guān)系式，由已知的遷移率數(shù)據(jù)可以得到擴(kuò)散系數(shù)。7、 連續(xù)性方程的一般形式、特定條件下解的形式P136第六章1、 pn結(jié)的形成過程在一塊n型半導(dǎo)體單晶上，用適當(dāng)?shù)姆椒ǎㄈ鐢U(kuò)散或離子注入）把p型雜