半導(dǎo)體物理學(xué)(第七版)PPT 2016-5

1、半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體物理學(xué)半導(dǎo)體物理學(xué)半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件任課老師：劉城芳任課老師：劉城芳辦公地點(diǎn)：教五辦公地點(diǎn)：教五-101電子郵箱：電子郵箱：半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體物理學(xué) 教材教材:半導(dǎo)體物理學(xué)半導(dǎo)體物理學(xué)(第七版第七版)，劉恩科等編著，劉恩科等編著，電子工業(yè)出版社電子工業(yè)出版社 參考書(shū)：參考書(shū)：半導(dǎo)體物理與器件半導(dǎo)體物理與器件（第三版），（第三版），Donald A.Neamen著，電子工業(yè)出版社著，電子工業(yè)出版社 半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件 課程考核辦法課程考核辦法 :本課程采用本課程采用閉閉卷考試方式卷考試方式?？傇u(píng)成績(jī)由平時(shí)成績(jī)和期末成績(jī)組成。平時(shí)總評(píng)成績(jī)由平時(shí)成績(jī)和期末成績(jī)組

2、成。平時(shí)成績(jī)占總評(píng)的成績(jī)占總評(píng)的30%，期末成績(jī)占總評(píng)的，期末成績(jī)占總評(píng)的70%。平時(shí)成績(jī)從作業(yè)、上課出勤率等方面進(jìn)行考平時(shí)成績(jī)從作業(yè)、上課出勤率等方面進(jìn)行考核。核。 半導(dǎo)體物理學(xué)半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件 半導(dǎo)體物理課程是電子科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的半導(dǎo)體物理課程是電子科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的核心專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程。核心專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程。 半導(dǎo)體物理知識(shí)是一把開(kāi)啟電子材料與器半導(dǎo)體物理知識(shí)是一把開(kāi)啟電子材料與器件、光電子材料與器件的鑰匙。件、光電子材料與器件的鑰匙。 半導(dǎo)體物理課程也是一門(mén)有趣的課程，它半導(dǎo)體物理課程也是一門(mén)有趣的課程，它可以像魔術(shù)師般把電可以像魔術(shù)師般把電、熱熱、聲聲、光光、磁磁、力等物理現(xiàn)象有機(jī)聯(lián)系在一

3、起。力等物理現(xiàn)象有機(jī)聯(lián)系在一起。半導(dǎo)體概要半導(dǎo)體概要半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體的發(fā)展史半導(dǎo)體的發(fā)展史半導(dǎo)體概要半導(dǎo)體概要金屬半導(dǎo)體接觸金屬半導(dǎo)體接觸 1874年年Braun發(fā)現(xiàn)了金屬發(fā)現(xiàn)了金屬(如銅、鐵如銅、鐵)與半導(dǎo)體接觸與半導(dǎo)體接觸時(shí)電流傳導(dǎo)的非對(duì)稱性，用于早期的收音機(jī)檢波器材；時(shí)電流傳導(dǎo)的非對(duì)稱性，用于早期的收音機(jī)檢波器材；1906年年P(guān)ickard制作了硅點(diǎn)接觸檢波器；制作了硅點(diǎn)接觸檢波器；1907年年P(guān)ierce向半導(dǎo)體上濺射金屬時(shí)發(fā)現(xiàn)了二極管整流特性；向半導(dǎo)體上濺射金屬時(shí)發(fā)現(xiàn)了二極管整流特性；1935年硒整流器和點(diǎn)接觸二極管大量應(yīng)用；年硒整流器和點(diǎn)接觸二極管大量應(yīng)用；1942年年B

4、ethe提出熱離子發(fā)射理論；提出熱離子發(fā)射理論；1947年年12月貝爾實(shí)驗(yàn)室月貝爾實(shí)驗(yàn)室William Shockley、John Bardeen、Walter Brattain制作出第一個(gè)晶體管。制作出第一個(gè)晶體管。半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體概要半導(dǎo)體概要集成電路集成電路1958年年9月月Texas Instrument(TI) Jack Kilby 在鍺上實(shí)現(xiàn)了第一塊集在鍺上實(shí)現(xiàn)了第一塊集成電路；成電路；與此同時(shí)，與此同時(shí)，F(xiàn)airchild仙童半導(dǎo)體公司仙童半導(dǎo)體公司Robert Noyce用平面技術(shù)在硅用平面技術(shù)在硅上實(shí)現(xiàn)了集成電路；上實(shí)現(xiàn)了集成電路；(雙極晶體管雙極晶體管)上世紀(jì)上世

5、紀(jì)60年代中期年代中期MOS晶體管集成電路開(kāi)發(fā)出來(lái)，尤其是晶體管集成電路開(kāi)發(fā)出來(lái)，尤其是CMOS技技術(shù)；術(shù)；摩爾定律：集成電路的集成度和存儲(chǔ)器的容量平均每摩爾定律：集成電路的集成度和存儲(chǔ)器的容量平均每18個(gè)月增長(zhǎng)一倍個(gè)月增長(zhǎng)一倍 (Moor, 1965); 集成電路制造水平基本按照該速度發(fā)展：集成電路制造水平基本按照該速度發(fā)展：目前目前12英寸英寸 0.18um已經(jīng)規(guī)模生產(chǎn)，正向已經(jīng)規(guī)模生產(chǎn)，正向0.15um、0.11um、90nm和和65 nm等深亞微米過(guò)渡。一個(gè)芯片所集成的晶體管數(shù)目高達(dá)等深亞微米過(guò)渡。一個(gè)芯片所集成的晶體管數(shù)目高達(dá)108-9個(gè)，爾個(gè)，爾1946年年2月世界首臺(tái)電子數(shù)值積分

6、計(jì)算機(jī)占地月世界首臺(tái)電子數(shù)值積分計(jì)算機(jī)占地100m2，重，重30噸，也只噸，也只有有18000個(gè)電子管。個(gè)電子管。半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件有哪些？半導(dǎo)體器件有哪些？半導(dǎo)體概要半導(dǎo)體概要二極管二極管半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件有哪些？半導(dǎo)體器件有哪些？三極管三極管半導(dǎo)體概要半導(dǎo)體概要半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件有哪些？半導(dǎo)體器件有哪些？半導(dǎo)體集成電路半導(dǎo)體集成電路半導(dǎo)體概要半導(dǎo)體概要半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體概要半導(dǎo)體概要半導(dǎo)體器件無(wú)處不在？半導(dǎo)體器件無(wú)處不在？ 日常生活：衣日常生活：衣、食食、住住、行；行； 學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)、工作與娛樂(lè)；、工作與娛樂(lè)； 其他。其他。半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體

7、概要半導(dǎo)體概要制熱制熱制冷制冷衣衣半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體概要半導(dǎo)體概要食食半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體概要半導(dǎo)體概要住住半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件行行半導(dǎo)體概要半導(dǎo)體概要半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體概要半導(dǎo)體概要其其他他半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件固體材料分成：固體材料分成：導(dǎo)體、半導(dǎo)體、絕緣體導(dǎo)體、半導(dǎo)體、絕緣體什么是半導(dǎo)體？什么是半導(dǎo)體？半導(dǎo)體及其基本特性半導(dǎo)體及其基本特性半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體中的電子狀態(tài)半導(dǎo)體中的電子狀態(tài)半導(dǎo)體中雜質(zhì)和缺陷能級(jí)半導(dǎo)體中雜質(zhì)和缺陷能級(jí)半導(dǎo)體中載流子的統(tǒng)計(jì)分布半導(dǎo)體中載流子的統(tǒng)計(jì)分布半導(dǎo)體的導(dǎo)電性半導(dǎo)體的導(dǎo)電性非平衡載流子非平衡載流子pn結(jié)結(jié)金屬和

8、半導(dǎo)體的接觸金屬和半導(dǎo)體的接觸半導(dǎo)體表面與半導(dǎo)體表面與MIS結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體物理學(xué)半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體的純度和結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體的純度和結(jié)構(gòu) 純度純度極高，雜質(zhì)極少。 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件晶體結(jié)構(gòu)晶體結(jié)構(gòu) 單胞單胞對(duì)于任何給定的晶體，可以用來(lái)形成其晶體結(jié)構(gòu)的對(duì)于任何給定的晶體，可以用來(lái)形成其晶體結(jié)構(gòu)的最小單元最小單元注：注：（a）單胞無(wú)需是唯一的）單胞無(wú)需是唯一的 （ b）單胞無(wú)需是基本的）單胞無(wú)需是基本的半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件晶體結(jié)構(gòu)晶體結(jié)構(gòu) 三維立方單胞三維立方單胞 簡(jiǎn)立方、簡(jiǎn)立方、 體心立方、體心立方、 面立方面立方半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件金剛石晶體結(jié)構(gòu)金剛石晶體結(jié)構(gòu)金剛石結(jié)構(gòu)金剛石結(jié)構(gòu)原

9、子結(jié)合形式：共價(jià)鍵原子結(jié)合形式：共價(jià)鍵形成的晶體結(jié)構(gòu)：構(gòu)成一個(gè)正四面體，具有形成的晶體結(jié)構(gòu)：構(gòu)成一個(gè)正四面體，具有 金金 剛剛 石石 晶晶 體體 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu)半半 導(dǎo)導(dǎo) 體體 有有: 元元 素素 半半 導(dǎo)導(dǎo) 體體 如如Si、Ge半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件半半 導(dǎo)導(dǎo) 體體 有有: 元元 素素 半半 導(dǎo)導(dǎo) 體體 如如Si、Ge 金剛石晶體結(jié)構(gòu)金剛石晶體結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件半半 導(dǎo)導(dǎo) 體體 有有: 化化 合合 物物 半半 導(dǎo)導(dǎo) 體體 如如GaAs、InP、ZnS閃鋅礦晶體結(jié)構(gòu)閃鋅礦晶體結(jié)構(gòu)金剛石型 閃鋅礦型半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件練習(xí)練習(xí)1、按半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)來(lái)分，應(yīng)用最為廣泛的是、按半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)來(lái)分，應(yīng)用最為廣泛

10、的是（ ）。）。2、寫(xiě)出三種立方單胞的名稱，并分別計(jì)算、寫(xiě)出三種立方單胞的名稱，并分別計(jì)算單胞中所含的原子數(shù)。單胞中所含的原子數(shù)。3、計(jì)算金剛石型單胞中的原子數(shù)。、計(jì)算金剛石型單胞中的原子數(shù)。半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件原子中電子的狀態(tài)和能級(jí)原子中電子的狀態(tài)和能級(jí)半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件原子中電子的狀態(tài)和能級(jí)原子中電子的狀態(tài)和能級(jí)半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件原子中電子的狀態(tài)和能級(jí)原子中電子的狀態(tài)和能級(jí)半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件單個(gè)電子中，電子的狀態(tài)是：?jiǎn)蝹€(gè)電子中，電子的狀態(tài)是：總是局限在原子和周?chē)木植炕孔討B(tài)，其總是局限在原子和周?chē)木植炕孔討B(tài)，其能級(jí)取一系列分立的值。能級(jí)取一系列分立的值。原子中電子的狀態(tài)和能級(jí)原

11、子中電子的狀態(tài)和能級(jí)半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件原子的能級(jí)分裂原子的能級(jí)分裂兩個(gè)原子的情況：兩個(gè)原子的情況：半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件原子的能級(jí)分裂原子的能級(jí)分裂 孤立原子的能級(jí)孤立原子的能級(jí) 4個(gè)原子能級(jí)的分裂個(gè)原子能級(jí)的分裂 半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件原子的能級(jí)分裂原子的能級(jí)分裂 原子能級(jí)分裂為能帶原子能級(jí)分裂為能帶 原子外殼層交疊程度最大，共有化運(yùn)動(dòng)顯著，能級(jí)分裂得很厲害，能帶很寬。原子外殼層交疊程度最大，共有化運(yùn)動(dòng)顯著，能級(jí)分裂得很厲害，能帶很寬。半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件Si的的能帶能帶 （價(jià)帶、導(dǎo)帶和帶隙價(jià)帶、導(dǎo)帶和帶隙半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件價(jià)帶：價(jià)帶：0K0K條件下被電子填充的能量的能帶條件下被電子填充的能

12、量的能帶導(dǎo)帶：導(dǎo)帶：0K0K條件下未被電子填充的能量的能帶條件下未被電子填充的能量的能帶帶隙：導(dǎo)帶底與價(jià)帶頂之間的能量差帶隙：導(dǎo)帶底與價(jià)帶頂之間的能量差半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件自由電子的運(yùn)動(dòng)自由電子的運(yùn)動(dòng) 微觀粒子具有波粒二象性微觀粒子具有波粒二象性 0pm u202pEm()( , )i K rtr tAe pKEhv平面波的波矢可描述自由電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。平面波的波矢可描述自由電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件自由電子的運(yùn)動(dòng)自由電子的運(yùn)動(dòng)自由電子能量和波矢的關(guān)系自由電子能量和波矢的關(guān)系半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體中電子的運(yùn)動(dòng)半導(dǎo)體中電子的運(yùn)動(dòng)單電子近似：?jiǎn)坞娮咏?/p>

13、： 晶體中的某一個(gè)電子是在周期性排列且固定晶體中的某一個(gè)電子是在周期性排列且固定不動(dòng)的原子核勢(shì)場(chǎng)以及其他大量電子的平均勢(shì)場(chǎng)不動(dòng)的原子核勢(shì)場(chǎng)以及其他大量電子的平均勢(shì)場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，這個(gè)勢(shì)場(chǎng)也是中運(yùn)動(dòng)，這個(gè)勢(shì)場(chǎng)也是周期性周期性變化的，而且它的變化的，而且它的周期與晶格周期相同。周期與晶格周期相同。半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體中電子的運(yùn)動(dòng)半導(dǎo)體中電子的運(yùn)動(dòng) 薛定諤方程及其解的形式薛定諤方程及其解的形式 2220( )()( )( )( )( )2V xV xsadxV xxExmdx( )( )( )()ikxkkkkxux euxuxna布洛赫波函數(shù)布洛赫波函數(shù)布洛赫已經(jīng)證明，該方程的解為：布洛赫已經(jīng)證明

14、，該方程的解為：與晶格同周期的周期性函數(shù)與晶格同周期的周期性函數(shù)半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件求解一維條件下晶體中電子的薛定諤方程，可以得到如圖求解一維條件下晶體中電子的薛定諤方程，可以得到如圖所示晶體中電子的所示晶體中電子的E(k)k關(guān)系：關(guān)系：半導(dǎo)體中電子的運(yùn)動(dòng)半導(dǎo)體中電子的運(yùn)動(dòng)半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體中電子的運(yùn)動(dòng)半導(dǎo)體中電子的運(yùn)動(dòng)晶體中電子晶體中電子E-k關(guān)系和自由電子關(guān)系和自由電子E-k關(guān)系對(duì)比關(guān)系對(duì)比半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體中電子的運(yùn)動(dòng)半導(dǎo)體中電子的運(yùn)動(dòng)半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件固體材料分成：固體材料分成：導(dǎo)體、半導(dǎo)體、絕緣體導(dǎo)體、半導(dǎo)體、絕緣體固體材料的能帶圖固體材料的能帶圖半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器

15、件半導(dǎo)體、絕緣體和導(dǎo)體半導(dǎo)體、絕緣體和導(dǎo)體半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體的能帶半導(dǎo)體的能帶 本征激發(fā)：價(jià)帶電子激發(fā)成為導(dǎo)帶電子的本征激發(fā)：價(jià)帶電子激發(fā)成為導(dǎo)帶電子的過(guò)程。過(guò)程。 半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件練習(xí)練習(xí)1、什么是共有化運(yùn)動(dòng)？、什么是共有化運(yùn)動(dòng)？2、畫(huà)出、畫(huà)出Si原子結(jié)構(gòu)圖（畫(huà)出原子結(jié)構(gòu)圖（畫(huà)出s態(tài)和態(tài)和p態(tài)并注明該態(tài)并注明該能級(jí)層上的電子數(shù)）能級(jí)層上的電子數(shù)）3、電子所處能級(jí)越低越穩(wěn)定。、電子所處能級(jí)越低越穩(wěn)定。 （ ）4、無(wú)論是自由電子還是晶體材料中的電子，他們、無(wú)論是自由電子還是晶體材料中的電子，他們?cè)谀程幊霈F(xiàn)的幾率是恒定不變的。在某處出現(xiàn)的幾率是恒定不變的。 （ ）5、分別敘述半導(dǎo)體與金

16、屬和絕緣體在導(dǎo)電過(guò)程中、分別敘述半導(dǎo)體與金屬和絕緣體在導(dǎo)電過(guò)程中的差別。的差別。半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體中半導(dǎo)體中E（K）與）與K的關(guān)系的關(guān)系 在導(dǎo)帶底部，波數(shù)在導(dǎo)帶底部，波數(shù) ，附近，附近 值很小，值很小，將將 在在 附近泰勒展開(kāi)附近泰勒展開(kāi) 220021( )(0)()().2kkdEd EE kEkkdkdk0k k( )E k0k 22021( )(0)()2kd EE kEkdk半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體中半導(dǎo)體中E（K）與）與K的關(guān)系的關(guān)系22021( )(0)()2kd EE kEkdk令令 代入上式得代入上式得2022*11()knd Edkm22*( )(0)2nkE kE

17、m半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件自由電子的能量自由電子的能量 微觀粒子具有波粒二象性微觀粒子具有波粒二象性 0pm u202pEm()( , )i K rtr tAe pKEhv2202kEm半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件自由電子的速度自由電子的速度 微觀粒子具有波粒二象性微觀粒子具有波粒二象性 0pm u202pEm()( , )i K rtr tAe pKEhv0kum半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體中電子的平均速度半導(dǎo)體中電子的平均速度 在周期性勢(shì)場(chǎng)內(nèi)，電子的平均速度在周期性勢(shì)場(chǎng)內(nèi)，電子的平均速度u可表示可表示為波包的群速度為波包的群速度 dudk1 dEudk22*( )(0)2nh kE kEm*nkumEh

18、v半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體中電子的速度半導(dǎo)體中電子的速度半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體中電子的加速度半導(dǎo)體中電子的加速度 半導(dǎo)體中電子在一強(qiáng)度為半導(dǎo)體中電子在一強(qiáng)度為 E的外加電場(chǎng)作用的外加電場(chǎng)作用下，外力對(duì)電子做功為電子能量的變化下，外力對(duì)電子做功為電子能量的變化dEfdsfudt1 dEudkf dEdEdtdkdkfdt 2222211()duddEd E dkf d Eadtdt dkdkdtdk半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體中電子的加速度半導(dǎo)體中電子的加速度令令 即即2*2211nd Emdk*nfam2*22nmd Edk半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件有效質(zhì)量的意義有效質(zhì)量的意義 自由電子只受外力

19、作用；半導(dǎo)體中的電子自由電子只受外力作用；半導(dǎo)體中的電子不僅受到外力的作用，同時(shí)還受半導(dǎo)體內(nèi)不僅受到外力的作用，同時(shí)還受半導(dǎo)體內(nèi)部勢(shì)場(chǎng)的作用部勢(shì)場(chǎng)的作用 意義：有效質(zhì)量概括了半導(dǎo)體內(nèi)部勢(shì)場(chǎng)的意義：有效質(zhì)量概括了半導(dǎo)體內(nèi)部勢(shì)場(chǎng)的作用，使得研究半導(dǎo)體中電子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律作用，使得研究半導(dǎo)體中電子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)更為簡(jiǎn)便（有效質(zhì)量可由試驗(yàn)測(cè)定）時(shí)更為簡(jiǎn)便（有效質(zhì)量可由試驗(yàn)測(cè)定）半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件有效質(zhì)量的性質(zhì)有效質(zhì)量的性質(zhì)半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件空穴空穴 只有非滿帶電子才可導(dǎo)電只有非滿帶電子才可導(dǎo)電 導(dǎo)帶電子和價(jià)帶空穴具有導(dǎo)電特性；電子導(dǎo)帶電子和價(jià)帶空穴具有導(dǎo)電特性；電子帶負(fù)電帶負(fù)電-q（導(dǎo)帶底），空穴帶正電

20、（導(dǎo)帶底），空穴帶正電+q（價(jià)（價(jià)帶頂）帶頂）半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件K空間等能面空間等能面 在在k=0處為能帶極值處為能帶極值22*( )(0)2nkE kEm22*( )(0)2pkE kEm 導(dǎo)帶底附近導(dǎo)帶底附近價(jià)帶頂附近價(jià)帶頂附近半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件K空間等能面空間等能面 以以 、 、 為坐標(biāo)軸構(gòu)成為坐標(biāo)軸構(gòu)成 空間，空間， 空間空間任一矢量代表波矢任一矢量代表波矢 導(dǎo)帶底附近導(dǎo)帶底附近xk2222xyzkkkkykzkkkk2222*( )(0)()2xyznE kEkkkm半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件K空間等能面空間等能面 對(duì)應(yīng)于某一對(duì)應(yīng)于某一 值，有許多組不同的值，有許多組不同的 ，這些組構(gòu)

21、成一個(gè)封閉面，這些組構(gòu)成一個(gè)封閉面，在著個(gè)面上能量值為一恒值，這個(gè)面稱在著個(gè)面上能量值為一恒值，這個(gè)面稱為等能量面，簡(jiǎn)稱等能面。為等能量面，簡(jiǎn)稱等能面。 等能面為一球面（理想）等能面為一球面（理想）( )E k(,)xyzk kk2222*( )(0)()2xyznE kEkkkm半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件練習(xí)練習(xí)半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件練習(xí)練習(xí)解：(1)半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件練習(xí)練習(xí)半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件3.練習(xí)練習(xí)半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體中的電子狀態(tài)半導(dǎo)體中的電子狀態(tài)半導(dǎo)體中雜質(zhì)和缺陷能級(jí)半導(dǎo)體中雜質(zhì)和缺陷能級(jí)半導(dǎo)體中載流子的統(tǒng)計(jì)分布半導(dǎo)體中載流子的統(tǒng)計(jì)分布半導(dǎo)體的導(dǎo)電性半導(dǎo)體的導(dǎo)電性非平衡載流子非平

22、衡載流子pn結(jié)結(jié)金屬和半導(dǎo)體的接觸金屬和半導(dǎo)體的接觸半導(dǎo)體表面與半導(dǎo)體表面與MIS結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體物理學(xué)半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件與理想情況的偏離與理想情況的偏離 晶格原子是振動(dòng)的晶格原子是振動(dòng)的 材料含雜質(zhì)材料含雜質(zhì) 晶格中存在缺陷晶格中存在缺陷點(diǎn)缺陷（空位、間隙原子）點(diǎn)缺陷（空位、間隙原子）線缺陷（位錯(cuò)）線缺陷（位錯(cuò)）面缺陷（層錯(cuò)）面缺陷（層錯(cuò)）半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件與理想情況的偏離的影響與理想情況的偏離的影響 極微量的雜質(zhì)和缺陷，會(huì)對(duì)半導(dǎo)體材料極微量的雜質(zhì)和缺陷，會(huì)對(duì)半導(dǎo)體材料的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生決定性的影的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生決定性的影響，同時(shí)也嚴(yán)重影響半導(dǎo)體器件的質(zhì)量。響，同時(shí)也嚴(yán)重影響

23、半導(dǎo)體器件的質(zhì)量。1個(gè)個(gè)B原子原子/ 個(gè)個(gè)Si原子原子 在室溫下電導(dǎo)率提高在室溫下電導(dǎo)率提高 倍倍Si單晶位錯(cuò)密度要求低于單晶位錯(cuò)密度要求低于5103103210 cm半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件與理想情況的偏離的原因與理想情況的偏離的原因 理論分析認(rèn)為，雜質(zhì)和缺陷的存在使得理論分析認(rèn)為，雜質(zhì)和缺陷的存在使得原本周期性排列的原子所產(chǎn)生的周期性原本周期性排列的原子所產(chǎn)生的周期性勢(shì)場(chǎng)受到破壞，并在禁帶中引入了能級(jí)，勢(shì)場(chǎng)受到破壞，并在禁帶中引入了能級(jí)，允許電子在禁帶中存在，從而使半導(dǎo)體允許電子在禁帶中存在，從而使半導(dǎo)體的性質(zhì)發(fā)生改變。的性質(zhì)發(fā)生改變。半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件硅、鍺晶體中的雜質(zhì)能級(jí)硅、鍺晶體中的雜

24、質(zhì)能級(jí)例：如圖所示為一晶格常數(shù)為例：如圖所示為一晶格常數(shù)為a的的Si晶胞，求：晶胞，求： （a）Si原子半徑原子半徑 （b）晶胞中所有）晶胞中所有Si原子占據(jù)晶胞的百分比原子占據(jù)晶胞的百分比解：（解：（a）1 13(3 )2 48raa（b）3348330.3416ra半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件間隙式雜質(zhì)、替位式雜質(zhì)間隙式雜質(zhì)、替位式雜質(zhì) 雜質(zhì)原子位于晶格原子間的間隙位置，雜質(zhì)原子位于晶格原子間的間隙位置，該雜質(zhì)稱為該雜質(zhì)稱為間隙式雜質(zhì)間隙式雜質(zhì)。間隙式雜質(zhì)原子一般比較小，如間隙式雜質(zhì)原子一般比較小，如Si、Ge、GaAs材料中的離子鋰（材料中的離子鋰（0.068nm）。）。 雜質(zhì)原子取代晶格原子而

25、位于晶格點(diǎn)處，雜質(zhì)原子取代晶格原子而位于晶格點(diǎn)處，該雜質(zhì)稱為該雜質(zhì)稱為替位式雜質(zhì)替位式雜質(zhì)。替位式雜質(zhì)原子的大小和價(jià)電子殼層結(jié)構(gòu)替位式雜質(zhì)原子的大小和價(jià)電子殼層結(jié)構(gòu)要求與被取代的晶格原子相近。如要求與被取代的晶格原子相近。如、族元素在族元素在Si、Ge晶體中都為替位式雜質(zhì)。晶體中都為替位式雜質(zhì)。半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件間隙式雜質(zhì)、替位式雜質(zhì)間隙式雜質(zhì)、替位式雜質(zhì) 單位體積中的雜質(zhì)原子數(shù)稱為雜質(zhì)濃度單位體積中的雜質(zhì)原子數(shù)稱為雜質(zhì)濃度半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件練習(xí)練習(xí)1、實(shí)際情況的半導(dǎo)體材料與理想的半導(dǎo)體材料有、實(shí)際情況的半導(dǎo)體材料與理想的半導(dǎo)體材料有何不同？何不同？2、雜質(zhì)和缺陷是如何影響半導(dǎo)體的特性的？

26、、雜質(zhì)和缺陷是如何影響半導(dǎo)體的特性的？半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件雜質(zhì)的類(lèi)型雜質(zhì)的類(lèi)型半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件施主施主：摻入在半導(dǎo)體中的雜質(zhì)原子，能夠向半導(dǎo)體中提供導(dǎo)電的電子，：摻入在半導(dǎo)體中的雜質(zhì)原子，能夠向半導(dǎo)體中提供導(dǎo)電的電子， 并成為帶正電的離子。如并成為帶正電的離子。如SiSi中的中的P P 和和As As N型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體半導(dǎo)體的摻雜半導(dǎo)體的摻雜DEDECEVE施主能級(jí)施主能級(jí)P半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件受主受主：摻入在半導(dǎo)體中的雜質(zhì)原子，能夠向半導(dǎo)體中提供導(dǎo)電的空穴，：摻入在半導(dǎo)體中的雜質(zhì)原子，能夠向半導(dǎo)體中提供導(dǎo)電的空穴， 并成為帶負(fù)電的離子。如并成為帶負(fù)電的離子。如SiSi中的中的B BP型

27、半導(dǎo)體型半導(dǎo)體半導(dǎo)體的摻雜半導(dǎo)體的摻雜CEVEAEAE受主能級(jí)受主能級(jí)B 半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體的摻雜半導(dǎo)體的摻雜 、族雜質(zhì)在族雜質(zhì)在Si、Ge晶體中分別為受晶體中分別為受主和施主雜質(zhì)，它們?cè)诮麕е幸肓四苤骱褪┲麟s質(zhì)，它們?cè)诮麕е幸肓四芗?jí)；受主能級(jí)比價(jià)帶頂高級(jí)；受主能級(jí)比價(jià)帶頂高 ，施主能級(jí)，施主能級(jí)比導(dǎo)帶底低比導(dǎo)帶底低 ，均為淺能級(jí)，這兩種，均為淺能級(jí)，這兩種雜質(zhì)稱為淺能級(jí)雜質(zhì)。雜質(zhì)稱為淺能級(jí)雜質(zhì)。 雜質(zhì)處于兩種狀態(tài)：中性態(tài)和離化態(tài)。雜質(zhì)處于兩種狀態(tài)：中性態(tài)和離化態(tài)。當(dāng)處于離化態(tài)時(shí)，施主雜質(zhì)向?qū)峁┊?dāng)處于離化態(tài)時(shí)，施主雜質(zhì)向?qū)峁╇娮映蔀檎娭行?；受主雜質(zhì)向價(jià)

28、帶提電子成為正電中心；受主雜質(zhì)向價(jià)帶提供空穴成為負(fù)電中心。供空穴成為負(fù)電中心。AEDE半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件淺能級(jí)雜質(zhì)電離能的計(jì)算淺能級(jí)雜質(zhì)電離能的計(jì)算半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件雜質(zhì)的補(bǔ)償作用雜質(zhì)的補(bǔ)償作用 半導(dǎo)體中同時(shí)存在施主和受主雜質(zhì)半導(dǎo)體中同時(shí)存在施主和受主雜質(zhì)時(shí)，半導(dǎo)體是時(shí)，半導(dǎo)體是N型還是型還是P型由雜質(zhì)的型由雜質(zhì)的濃度差決定濃度差決定 半導(dǎo)體中凈雜質(zhì)濃度稱為有效雜質(zhì)半導(dǎo)體中凈雜質(zhì)濃度稱為有效雜質(zhì)濃度（有效施主濃度；有效受主濃濃度（有效施主濃度；有效受主濃度）度） 雜質(zhì)的高度補(bǔ)償（雜質(zhì)的高度補(bǔ)償（ ）ADNN半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件 半導(dǎo)體中同時(shí)存在施主和受主雜質(zhì)，半導(dǎo)體中同時(shí)存在施主和受主雜質(zhì)

29、，且且 。DANNDANNN型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體N型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件 半導(dǎo)體中同時(shí)存在施主和受主雜質(zhì)，半導(dǎo)體中同時(shí)存在施主和受主雜質(zhì)，且且 。ADNNADNNP型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體P型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件雜質(zhì)的補(bǔ)償作用雜質(zhì)的補(bǔ)償作用半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件深能級(jí)雜質(zhì)深能級(jí)雜質(zhì)半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件深能級(jí)雜質(zhì)深能級(jí)雜質(zhì)鍺晶體中的深能級(jí)鍺晶體中的深能級(jí)半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件深能級(jí)雜質(zhì)深能級(jí)雜質(zhì)半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件以以GaAs為例，按周期表各元素討論如下：為例，按周期表各元素討論如下：-族化合物中的雜質(zhì)能級(jí)族化合物中的雜質(zhì)能級(jí)等電子雜質(zhì)等電子雜質(zhì)雜質(zhì)的雜質(zhì)的雙性行

30、為雙性行為半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件點(diǎn)缺陷點(diǎn)缺陷 弗倉(cāng)克耳缺陷弗倉(cāng)克耳缺陷間隙原子和空位成對(duì)出現(xiàn)間隙原子和空位成對(duì)出現(xiàn) 肖特基缺陷肖特基缺陷只存在空位而無(wú)間隙原子只存在空位而無(wú)間隙原子 間隙原子和空位這兩種點(diǎn)缺陷受溫度影響較間隙原子和空位這兩種點(diǎn)缺陷受溫度影響較大，為大，為熱缺陷熱缺陷，它們不斷產(chǎn)生和復(fù)合，直至，它們不斷產(chǎn)生和復(fù)合，直至達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，總是達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，總是同時(shí)存在同時(shí)存在的。的。 空位空位表現(xiàn)為表現(xiàn)為受主作用受主作用；間隙原子間隙原子表現(xiàn)為表現(xiàn)為施主施主作用作用半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件點(diǎn)缺陷點(diǎn)缺陷在化合物半導(dǎo)體中，如果成分偏離正?；瘜W(xué)比，也會(huì)出現(xiàn)間隙原子和空位，在化合物半導(dǎo)體中，如果成分

31、偏離正?；瘜W(xué)比，也會(huì)出現(xiàn)間隙原子和空位，還可能形成反結(jié)構(gòu)缺陷。還可能形成反結(jié)構(gòu)缺陷。半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件位錯(cuò)位錯(cuò) 位錯(cuò)是半導(dǎo)體中的一種缺陷，它嚴(yán)重影位錯(cuò)是半導(dǎo)體中的一種缺陷，它嚴(yán)重影響材料和器件的性能。響材料和器件的性能。半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件位錯(cuò)位錯(cuò)施主情況施主情況 受主情況受主情況位錯(cuò)周?chē)木Ц癜l(fā)生畸變，引起能帶結(jié)構(gòu)的變化。位錯(cuò)周?chē)木Ц癜l(fā)生畸變，引起能帶結(jié)構(gòu)的變化。半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件練習(xí)練習(xí)1、族雜質(zhì)在族雜質(zhì)在Si、Ge晶體中為深能級(jí)雜質(zhì)。晶體中為深能級(jí)雜質(zhì)。 （ ）2、受主雜質(zhì)向價(jià)帶提供空穴成為正電中心。（、受主雜質(zhì)向價(jià)帶提供空穴成為正電中心。（ ）3、雜質(zhì)處于兩種狀態(tài)：、雜質(zhì)處于兩種

32、狀態(tài)：（ ）和（和（ ）。）。4、以、以Si在在GaAs中的行為為例，說(shuō)明中的行為為例，說(shuō)明族雜質(zhì)在族雜質(zhì)在化合化合物中可能出現(xiàn)的雙性行為。物中可能出現(xiàn)的雙性行為。半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件5.以As摻入Ge中為例，說(shuō)明什么是施主雜質(zhì)、施主雜質(zhì)電離過(guò)程和n型半導(dǎo)體。練習(xí)練習(xí)半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件6.練習(xí)練習(xí)半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體中的電子狀態(tài)半導(dǎo)體中的電子狀態(tài)半導(dǎo)體中雜質(zhì)和缺陷能級(jí)半導(dǎo)體中雜質(zhì)和缺陷能級(jí)半導(dǎo)體中載流子的統(tǒng)計(jì)分布半導(dǎo)體中載流子的統(tǒng)計(jì)分布半導(dǎo)體的導(dǎo)電性半導(dǎo)體的導(dǎo)電性非平衡載流子非平衡載流子pn結(jié)結(jié)金屬和半導(dǎo)體的接觸金屬和半導(dǎo)體的接觸半導(dǎo)體表面與半導(dǎo)體表面與MIS結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體物理學(xué)半導(dǎo)體

33、器件半導(dǎo)體器件熱平衡狀態(tài)熱平衡狀態(tài) 在一定溫度下，在一定溫度下，載流子的產(chǎn)生載流子的產(chǎn)生和和載流子的復(fù)載流子的復(fù)合合建立起一動(dòng)態(tài)平衡，這時(shí)的載流子稱為建立起一動(dòng)態(tài)平衡，這時(shí)的載流子稱為熱熱平衡載流子平衡載流子。 半導(dǎo)體的熱平衡狀態(tài)受半導(dǎo)體的熱平衡狀態(tài)受溫度溫度影響，某一特定影響，某一特定溫度對(duì)應(yīng)某一特定的熱平衡狀態(tài)。溫度對(duì)應(yīng)某一特定的熱平衡狀態(tài)。 半導(dǎo)體的半導(dǎo)體的導(dǎo)電性導(dǎo)電性受受溫度溫度影響劇烈。影響劇烈。半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件態(tài)密度的概念態(tài)密度的概念 能帶中能量能帶中能量 附近每單位能量間隔內(nèi)的量子態(tài)附近每單位能量間隔內(nèi)的量子態(tài)數(shù)。數(shù)。 能帶中能量為能帶中能量為 無(wú)限小的能量間隔內(nèi)無(wú)限小的能量

34、間隔內(nèi)有有 個(gè)量子態(tài)，則狀態(tài)密度個(gè)量子態(tài)，則狀態(tài)密度 為為( )g EEEdE（）zd( )dzg EdEE半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件態(tài)密度的計(jì)算態(tài)密度的計(jì)算 狀態(tài)密度的計(jì)算狀態(tài)密度的計(jì)算單位單位 空間的量子態(tài)數(shù)空間的量子態(tài)數(shù)能量能量 在在 空間中所對(duì)空間中所對(duì)應(yīng)的體積應(yīng)的體積前兩者相乘得狀態(tài)數(shù)前兩者相乘得狀態(tài)數(shù)根據(jù)定義公式求得態(tài)密度根據(jù)定義公式求得態(tài)密度( )g EEEdE（）kdzk半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件空間中的量子態(tài)空間中的量子態(tài) 在在 空間中，電子的允許能量狀態(tài)密度為空間中，電子的允許能量狀態(tài)密度為 ，考慮電子的自旋情況，電子的允許量子態(tài)密度考慮電子的自旋情況，電子的允許量子態(tài)密度為為 ，每個(gè)

35、量子態(tài)最多只能容納，每個(gè)量子態(tài)最多只能容納一個(gè)電子一個(gè)電子。2(0, 1, 2,2(0, 1, 2,2(0, 1, 2,xxxyyyzzznknLnknLnknL ）3/ 8V（）kk3/ 4V（）代 表 點(diǎn) 在 空 間 均 勻 分 布 。 每 個(gè) 代 表 點(diǎn) 都 和 體 積 為代 表 點(diǎn) 在 空 間 均 勻 分 布 。 每 個(gè) 代 表 點(diǎn) 都 和 體 積 為 的一個(gè)立方體相聯(lián)系。這些立方體之間緊密連接且沒(méi)有重的一個(gè)立方體相聯(lián)系。這些立方體之間緊密連接且沒(méi)有重疊地填充疊地填充k空間?？臻g。38/ V半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件態(tài)密度態(tài)密度 導(dǎo)帶底附近狀態(tài)密度（理想情況）導(dǎo)帶底附近狀態(tài)密度（理想情況）2

36、2*( )2CnkE kEm2344Vdzk dk*2nm dEkdk * 3/21/223(2)()2nCmVdzEEdE半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件態(tài)密度態(tài)密度* 3/21/223(2)( )()2ncCmdzVgEEEdE* 3/21/223(2)( )()2pvvmdzVgEEEdE（導(dǎo)帶底）（導(dǎo)帶底）（價(jià)帶頂）（價(jià)帶頂）半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件費(fèi)米能級(jí)費(fèi)米能級(jí) 根據(jù)量子統(tǒng)計(jì)理論，服從泡利不相容原理的電根據(jù)量子統(tǒng)計(jì)理論，服從泡利不相容原理的電子遵循費(fèi)米統(tǒng)計(jì)律子遵循費(fèi)米統(tǒng)計(jì)律 對(duì)于能量為對(duì)于能量為E E的一個(gè)量子態(tài)被一個(gè)電子占據(jù)的的一個(gè)量子態(tài)被一個(gè)電子占據(jù)的概率概率 為為 稱為電子的費(fèi)米分布函數(shù)稱為

37、電子的費(fèi)米分布函數(shù) 空穴的費(fèi)米分布函數(shù)？空穴的費(fèi)米分布函數(shù)？( )f E01( )1FE Ek Tf Ee( )f E1( )f E物理意義：是描寫(xiě)熱平衡狀態(tài)物理意義：是描寫(xiě)熱平衡狀態(tài)下，電子在允許的量子態(tài)上如下，電子在允許的量子態(tài)上如何分布的一個(gè)統(tǒng)計(jì)分布規(guī)律何分布的一個(gè)統(tǒng)計(jì)分布規(guī)律。半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件費(fèi)米分布函數(shù)費(fèi)米分布函數(shù) 稱為費(fèi)米能級(jí)或費(fèi)米能量稱為費(fèi)米能級(jí)或費(fèi)米能量溫度溫度導(dǎo)電類(lèi)型導(dǎo)電類(lèi)型雜質(zhì)含量雜質(zhì)含量能量零點(diǎn)的選取能量零點(diǎn)的選取 處于熱平衡狀態(tài)的電子系統(tǒng)有統(tǒng)一的費(fèi)米能級(jí)處于熱平衡狀態(tài)的電子系統(tǒng)有統(tǒng)一的費(fèi)米能級(jí) 只要知道了只要知道了EF，在一定溫度下，電子在各量子態(tài)上的，在一定溫度下

38、，電子在各量子態(tài)上的統(tǒng)計(jì)分布也就完全確定了統(tǒng)計(jì)分布也就完全確定了FE()iif EN()FTdFEdN半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件費(fèi)米分布函數(shù)費(fèi)米分布函數(shù) 當(dāng)當(dāng) 時(shí)時(shí)若若 ，則，則若若 ，則，則l在熱力學(xué)溫度為在熱力學(xué)溫度為0 0度時(shí)，費(fèi)米能級(jí)度時(shí)，費(fèi)米能級(jí) 可看成量子態(tài)可看成量子態(tài)是否被電子占據(jù)的一個(gè)界限是否被電子占據(jù)的一個(gè)界限 當(dāng)當(dāng) 時(shí)時(shí)若若 ，則，則若若 ，則，則若若 ，則，則l費(fèi)米能級(jí)是量子態(tài)基本上被費(fèi)米能級(jí)是量子態(tài)基本上被 電子占據(jù)或基本上是空的一電子占據(jù)或基本上是空的一 個(gè)標(biāo)志個(gè)標(biāo)志FEE( )1f E FEE( )0f E 01( )1FE Ek Tf EeFE0TK0TKFEEFEEF

39、EE( )1/2f E ( )1/2f E ( )1/2f E 半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件費(fèi)米能級(jí)費(fèi)米能級(jí)半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件玻爾茲曼分布函數(shù)玻爾茲曼分布函數(shù) 當(dāng)當(dāng) 時(shí)時(shí)，由于，由于 ，所以所以費(fèi)米分布函數(shù)轉(zhuǎn)化為費(fèi)米分布函數(shù)轉(zhuǎn)化為 稱為電子的玻爾茲曼分布函數(shù)稱為電子的玻爾茲曼分布函數(shù)0FEEk T0exp()1FEEk T001 exp()exp()FFEEEEk Tk T0000exp()exp()exp( )exp)()(BFFEEEEk TkEfEAk TTk T( )BfE半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件玻爾茲曼分布函數(shù)玻爾茲曼分布函數(shù) 空穴的玻爾茲曼分布函數(shù)空穴的玻爾茲曼分布函數(shù)000001exp()

40、exp()exp(1( )exp()1FFFEEk TEEEEk Tk Tk TEf EBk Te1( )BfE半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件玻爾茲曼分布函數(shù)玻爾茲曼分布函數(shù)半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件玻爾茲曼分布函數(shù)玻爾茲曼分布函數(shù)半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件玻爾茲曼分布函數(shù)玻爾茲曼分布函數(shù) 導(dǎo)帶中電子分布可用電子的玻爾茲曼分布函數(shù)導(dǎo)帶中電子分布可用電子的玻爾茲曼分布函數(shù)描寫(xiě)（描寫(xiě)（絕大多數(shù)電子分布在導(dǎo)帶底絕大多數(shù)電子分布在導(dǎo)帶底）；價(jià)帶中）；價(jià)帶中的空穴分布可用空穴的玻爾茲曼分布函數(shù)描寫(xiě)的空穴分布可用空穴的玻爾茲曼分布函數(shù)描寫(xiě)（絕大多數(shù)空穴分布在價(jià)帶頂絕大多數(shù)空穴分布在價(jià)帶頂） 服從服從費(fèi)米統(tǒng)計(jì)律費(fèi)米統(tǒng)計(jì)律的電子系

41、統(tǒng)稱為的電子系統(tǒng)稱為簡(jiǎn)并性系統(tǒng)簡(jiǎn)并性系統(tǒng)；服從服從玻爾茲曼統(tǒng)計(jì)律玻爾茲曼統(tǒng)計(jì)律的電子系統(tǒng)稱為的電子系統(tǒng)稱為非簡(jiǎn)并性非簡(jiǎn)并性系統(tǒng)系統(tǒng) 費(fèi)米統(tǒng)計(jì)律與玻爾茲曼統(tǒng)計(jì)律的主要差別：費(fèi)米統(tǒng)計(jì)律與玻爾茲曼統(tǒng)計(jì)律的主要差別：前前者受泡利不相容原理的限制者受泡利不相容原理的限制半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件練習(xí)練習(xí)1、空穴占據(jù)費(fèi)米能級(jí)的概率在各種溫度下總是、空穴占據(jù)費(fèi)米能級(jí)的概率在各種溫度下總是1/2。 （ ）2、費(fèi)米能級(jí)位置較高，說(shuō)明有較多的能量較高的量、費(fèi)米能級(jí)位置較高，說(shuō)明有較多的能量較高的量子態(tài)上有電子。子態(tài)上有電子。 （ ） 3、能量為、能量為E的一個(gè)量子態(tài)被一個(gè)空穴占據(jù)的概率為的一個(gè)量子態(tài)被一個(gè)空穴占據(jù)的概率

42、為 （ ）。）。4、為什么電子分布在導(dǎo)帶底，空穴分布在價(jià)帶頂？、為什么電子分布在導(dǎo)帶底，空穴分布在價(jià)帶頂？半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件導(dǎo)帶中的電子濃度導(dǎo)帶中的電子濃度0n半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件導(dǎo)帶中的電子濃度導(dǎo)帶中的電子濃度0* 3/21/223(2)()2FE Ek TnCmVdNeEEdE0* 3/21/223(2)()2FE Ek TnCmdNdneEEdEV0* 3/21/2023(2)()2FCCCCE EEEk TnCEEmndneEEdE0()/()CxEEk T0n0*3/200231/20(2)2cFkxEnxETxe dTxm kne中間變量中間變量半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件導(dǎo)帶中的電子濃

43、度導(dǎo)帶中的電子濃度0*3/2003/23(2)4cFEk TnEmek Tn500TK1/0.04323x 1 2eV0n1/202xxe dx 導(dǎo)帶寬度的典型值一般導(dǎo)帶寬度的典型值一般 ， ，所以所以 ，因此，因此， ，積分上限改為積分上限改為 并不影響結(jié)果。由此可得并不影響結(jié)果。由此可得導(dǎo)帶中電子濃度為導(dǎo)帶中電子濃度為00.043k TK00cFEEk TCnN eNc為導(dǎo)帶的有效狀態(tài)密度為導(dǎo)帶的有效狀態(tài)密度半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件價(jià)帶中的空穴濃度價(jià)帶中的空穴濃度0*3/203/023(2)4VFEEpk Tm k Tpe0n 同理得價(jià)帶中的空穴濃度同理得價(jià)帶中的空穴濃度00VFEEk TVp

44、N eNv為價(jià)帶的有效狀態(tài)密度為價(jià)帶的有效狀態(tài)密度半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件能帶中的載流子濃度能帶中的載流子濃度半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件能帶中的載流子濃度能帶中的載流子濃度半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件00cFEEk TCnN e00VFEEk TVpN e能帶中的載流子濃度能帶中的載流子濃度半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件載流子濃度乘積載流子濃度乘積0000gCVEEEk Tk TCVCVn pN N eN N e0* 3/2300032()()2gEnpk Tm mk Tn pe熱平衡狀態(tài)下的非簡(jiǎn)并半導(dǎo)體中，熱平衡狀態(tài)下的非簡(jiǎn)并半導(dǎo)體中， 只依賴于只依賴于溫度溫度和和半導(dǎo)半導(dǎo)體材料體材料的種類(lèi)（有效質(zhì)量和禁帶寬度）；的種

45、類(lèi)（有效質(zhì)量和禁帶寬度）；在一定的溫度下，對(duì)于確定的半導(dǎo)體材料，乘積在一定的溫度下，對(duì)于確定的半導(dǎo)體材料，乘積 是一是一定的，如果電子濃度增大，空穴濃度就會(huì)減??；反之亦然定的，如果電子濃度增大，空穴濃度就會(huì)減??；反之亦然00n p00n p半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件本征半導(dǎo)體載流子濃度本征半導(dǎo)體載流子濃度00np 本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體無(wú)任何雜質(zhì)和缺陷的半導(dǎo)體無(wú)任何雜質(zhì)和缺陷的半導(dǎo)體半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體載流子濃度和費(fèi)米能級(jí)半導(dǎo)體載流子濃度和費(fèi)米能級(jí)半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體載流子濃度和費(fèi)米能級(jí)半導(dǎo)體載流子濃度和費(fèi)米能級(jí)半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件電中性方程電中性方程半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件本征費(fèi)米能級(jí)本征費(fèi)

46、米能級(jí)00np00CFFVEEEEk Tk TCVN eN e0ln22CVViFCEEk TNEEN*0*3ln24pCViFnmEEk TEEm電中性方程電中性方程半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件對(duì)于對(duì)于Si，Ge，GaAs，在室溫（，在室溫（300k）下，第二項(xiàng)可以忽略。下，第二項(xiàng)可以忽略?？梢哉J(rèn)為本征費(fèi)米能級(jí)位于禁帶的中央：可以認(rèn)為本征費(fèi)米能級(jí)位于禁帶的中央：本征費(fèi)米能級(jí)本征費(fèi)米能級(jí)半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件本征載流子濃度本征載流子濃度00np021/200()gEk TiCVnnpN Ne200in pn（適用于本征半導(dǎo)體）（適用于本征半導(dǎo)體）本征半導(dǎo)體的載流子濃度與半導(dǎo)體本身的本征半導(dǎo)體的載流子濃度

47、與半導(dǎo)體本身的能帶結(jié)構(gòu)能帶結(jié)構(gòu)和和溫度溫度有關(guān)。有關(guān)。半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件0200gEk TiCVnn pN N e本征載流子濃度本征載流子濃度半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件2.半導(dǎo)體材料的半導(dǎo)體材料的ni隨溫度的升高而迅速增加。隨溫度的升高而迅速增加。1.不同的半導(dǎo)體材料，在一定溫度下，不同的半導(dǎo)體材料，在一定溫度下，Eg越大，越大， ni越小。越小。本征載流子濃度本征載流子濃度3.每一種半導(dǎo)體材料制成的器件有一定的極每一種半導(dǎo)體材料制成的器件有一定的極限工作溫度，超過(guò)這一溫度后，器件就失效限工作溫度，超過(guò)這一溫度后，器件就失效了。了。半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件雜質(zhì)半導(dǎo)體載流子濃度雜質(zhì)半導(dǎo)體載流子濃度01(

48、 )11FDDk TDEEgfEe 一個(gè)能級(jí)能容納自旋方向相反的兩個(gè)電子一個(gè)能級(jí)能容納自旋方向相反的兩個(gè)電子 雜質(zhì)能級(jí)只能是下面兩種情況之一雜質(zhì)能級(jí)只能是下面兩種情況之一被一個(gè)有任一自旋方向的電子占據(jù)被一個(gè)有任一自旋方向的電子占據(jù)不接受電子不接受電子01( )11FVVk TAEEgfEe半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件雜質(zhì)半導(dǎo)體載流子濃度雜質(zhì)半導(dǎo)體載流子濃度半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件雜質(zhì)半導(dǎo)體載流子濃度雜質(zhì)半導(dǎo)體載流子濃度0( )112DFDDDDEEk TNnN fEe 施主能級(jí)上的電子濃度（沒(méi)電離的施主濃度）施主能級(jí)上的電子濃度（沒(méi)電離的施主濃度） 受主能級(jí)上的電子濃度（沒(méi)電離的受主濃度）受主能級(jí)上的電子

49、濃度（沒(méi)電離的受主濃度）0( )112FAAAAAEEk TNpN fEe半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件雜質(zhì)半導(dǎo)體載流子濃度雜質(zhì)半導(dǎo)體載流子濃度01( )12DFDDDDDDEEk TNnNnNfEe 電離施主濃度電離施主濃度 電離受主濃度電離受主濃度01( )1 2FAAAAAAAEEk TNpNnNfEe半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件n型半導(dǎo)體的載流子濃度型半導(dǎo)體的載流子濃度半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件n型半導(dǎo)體的載流子濃度型半導(dǎo)體的載流子濃度半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件n型半導(dǎo)體的載流子濃度型半導(dǎo)體的載流子濃度半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件n型半導(dǎo)體的載流子濃度型半導(dǎo)體的載流子濃度半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件n型半導(dǎo)體的載流子濃度型半導(dǎo)體的

50、載流子濃度半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件n型半導(dǎo)體的載流子濃度型半導(dǎo)體的載流子濃度半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件n型半導(dǎo)體的載流子濃度型半導(dǎo)體的載流子濃度半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件n型半導(dǎo)體的載流子濃度型半導(dǎo)體的載流子濃度半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件n型半導(dǎo)體的載流子濃度型半導(dǎo)體的載流子濃度半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件n型半導(dǎo)體的載流子濃度型半導(dǎo)體的載流子濃度半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件n型半導(dǎo)體的載流子濃度型半導(dǎo)體的載流子濃度半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件n型半導(dǎo)體的載流子濃度型半導(dǎo)體的載流子濃度半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件n型半導(dǎo)體的載流子濃度型半導(dǎo)體的載流子濃度半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件n和p的其他變換公式 本征半導(dǎo)體時(shí)， kTEEikTEEiFiiFenpe

51、nn/ )(/ )(inpnkTEEVikTEECiiCCieNneNn/ )(/ )(kTEEiVkTEEiCViiCenNenN/ )(/ )(半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件費(fèi)米能級(jí)費(fèi)米能級(jí) 對(duì)摻雜半導(dǎo)體，iiFnnkTEEln半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件費(fèi)米能級(jí)費(fèi)米能級(jí) 接近室溫時(shí)0lnFiinEEkTn半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件0lnFiinEEkTn費(fèi)米能級(jí)費(fèi)米能級(jí)半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件簡(jiǎn)并半導(dǎo)體簡(jiǎn)并半導(dǎo)體半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件簡(jiǎn)并半導(dǎo)體與非簡(jiǎn)并半導(dǎo)體的區(qū)別：簡(jiǎn)并半導(dǎo)體與非簡(jiǎn)并半導(dǎo)體的區(qū)別：簡(jiǎn)并半導(dǎo)體簡(jiǎn)并半導(dǎo)體半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件簡(jiǎn)并半導(dǎo)體的載流子濃度簡(jiǎn)并半導(dǎo)體的載流子濃度半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件通過(guò)費(fèi)米能級(jí)相對(duì)于

52、帶邊的位置通過(guò)費(fèi)米能級(jí)相對(duì)于帶邊的位置判斷是否簡(jiǎn)并判斷是否簡(jiǎn)并簡(jiǎn)并化條件簡(jiǎn)并化條件半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件00.68 12exp()DDCENNk T 1/200.6F查出查出簡(jiǎn)并化條件簡(jiǎn)并化條件半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件在室溫下，簡(jiǎn)并半導(dǎo)體中的在室溫下，簡(jiǎn)并半導(dǎo)體中的雜質(zhì)只有很少一部分電離雜質(zhì)只有很少一部分電離。簡(jiǎn)并化條件簡(jiǎn)并化條件半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件禁帶變窄效應(yīng)禁帶變窄效應(yīng)半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件小結(jié)小結(jié)半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件小結(jié)小結(jié)半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件小結(jié)小結(jié)半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件小結(jié)小結(jié)半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件小結(jié)小結(jié)半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件練習(xí)練習(xí)半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件練習(xí)練習(xí)半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件練習(xí)練習(xí)半導(dǎo)體

53、器件半導(dǎo)體器件n0Nc練習(xí)練習(xí)半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件練習(xí)練習(xí)半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件練習(xí)練習(xí)半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件練習(xí)練習(xí)半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件10. 以施主雜質(zhì)電離90%作為強(qiáng)電離的標(biāo)準(zhǔn)，求摻砷的n型鍺在300 K時(shí)，以雜質(zhì)電離為主的飽和區(qū)摻雜質(zhì)的濃度范圍？練習(xí)練習(xí)半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件練習(xí)練習(xí)半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件練習(xí)練習(xí)半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件練習(xí)練習(xí)半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件練習(xí)練習(xí)半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件練習(xí)練習(xí)半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件練習(xí)練習(xí)半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件練習(xí)練習(xí)半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體中的電子狀態(tài)半導(dǎo)體中

54、的電子狀態(tài)半導(dǎo)體中雜質(zhì)和缺陷能級(jí)半導(dǎo)體中雜質(zhì)和缺陷能級(jí)半導(dǎo)體中載流子的統(tǒng)計(jì)分布半導(dǎo)體中載流子的統(tǒng)計(jì)分布半導(dǎo)體的導(dǎo)電性半導(dǎo)體的導(dǎo)電性非平衡載流子非平衡載流子pn結(jié)結(jié)金屬和半導(dǎo)體的接觸金屬和半導(dǎo)體的接觸半導(dǎo)體表面與半導(dǎo)體表面與MIS結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體物理學(xué)半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件載流子輸運(yùn)載流子輸運(yùn) 半導(dǎo)體中載流子的輸運(yùn)有三種形式：漂移擴(kuò)散產(chǎn)生和復(fù)合半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件歐姆定律 金屬導(dǎo)體外加電壓 ，電流強(qiáng)度為 電流密度為VIRVlRsIJs1半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件歐姆定律 均勻?qū)w外加電壓 ，電場(chǎng)強(qiáng)度為 電流密度為 歐姆定律的微分形式VElVIJsJE半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件漂移電流 漂移運(yùn)動(dòng)當(dāng)外加電壓時(shí)，導(dǎo)體

55、內(nèi)部的自由電子受到電場(chǎng)力的作用而沿電場(chǎng)的反方向作定向運(yùn)動(dòng)（定向運(yùn)動(dòng)的速度稱為漂移速度） 電流密度 ddIqnv AJqnv 半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件漂移速度 漂移速度 ()JEdvEnq半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體的電導(dǎo)率和遷移率 半導(dǎo)體中的導(dǎo)電作用為電子導(dǎo)電和空穴導(dǎo)電的總和 當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度不大時(shí)，滿足 ，故可得半導(dǎo)體中電導(dǎo)率為JE()npnpJJJnqpqEnpnqpq半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體的電導(dǎo)率和遷移率 N型半導(dǎo)體 P型半導(dǎo)體 本征半導(dǎo)體npnqpqnpnnqpnpnqinpn()inpnq半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件Question 導(dǎo)體在外加電場(chǎng)作用下，導(dǎo)體內(nèi)載流子的漂移電流有兩種表達(dá)形式dJqn

56、v JE恒定不斷增大半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件熱運(yùn)動(dòng) 在無(wú)電場(chǎng)作用下，載流子永無(wú)停息地做著無(wú)規(guī)則的、雜亂無(wú)章的運(yùn)動(dòng)，稱為熱運(yùn)動(dòng) 晶體中的碰撞和散射引起 凈速度為零，并且凈電流為零 平均自由時(shí)間為psm1 . 0半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件熱運(yùn)動(dòng) 當(dāng)有外電場(chǎng)作用時(shí)，載流子既受電場(chǎng)力的作用，同時(shí)不斷發(fā)生散射 載流子在外電場(chǎng)的作用下為熱運(yùn)動(dòng)和漂移運(yùn)動(dòng)的疊加，因此電流密度是恒定的半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件散射的原因 載流子在半導(dǎo)體內(nèi)發(fā)生撒射的根本原因是周期性勢(shì)場(chǎng)遭到破壞 附加勢(shì)場(chǎng) 使得能帶中的電子在不同 狀態(tài)間躍遷，并使得載流子的運(yùn)動(dòng)速度及方向均發(fā)生改變，發(fā)生散射行為。Vk半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件電離雜質(zhì)的散射 雜質(zhì)電離的帶

57、電離子破壞了雜質(zhì)附近的周期性勢(shì)場(chǎng)，它就是使載流子散射的附加勢(shì)場(chǎng) 散射概率 代表單位時(shí)間內(nèi)一個(gè)載流子受到散射的次數(shù)3/2iiPN TP電離施主散射電離受主散射半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件晶格振動(dòng)的散射 格波形成原子振動(dòng)的基本波動(dòng)格波波矢 對(duì)應(yīng)于某一q值的格波數(shù)目不定，一個(gè)晶體中格波的總數(shù)取決于原胞中所含的原子數(shù)Si、Ge半導(dǎo)體的原胞含有兩個(gè)原子，對(duì)應(yīng)于每一個(gè)q就有六個(gè)不同的格波，頻率低的三個(gè)格波稱為聲學(xué)波，頻率高的三個(gè)為光學(xué)波長(zhǎng)聲學(xué)波（聲波）振動(dòng)在散射前后電子能量基本不變，稱為彈性散射；光學(xué)波振動(dòng)在散射前后電子能量有較大的改變，稱為非彈性散射1/q半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件晶格振動(dòng)的散射 聲學(xué)波散射在能帶具有

58、單一極值的半導(dǎo)體中起主要散射作用的是長(zhǎng)波在長(zhǎng)聲學(xué)波中，只有縱波在散射中起主要作用，它會(huì)引起能帶的波形變化聲學(xué)波散射概率 光學(xué)波散射在低溫時(shí)不起作用，隨著溫度的升高，光學(xué)波的散射概率迅速增大3/2sPT半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件練習(xí)練習(xí)1、載流子的熱運(yùn)動(dòng)在半導(dǎo)體內(nèi)會(huì)構(gòu)成電流、載流子的熱運(yùn)動(dòng)在半導(dǎo)體內(nèi)會(huì)構(gòu)成電流。（。（ ） 2、在半導(dǎo)體中，載流子的三種輸運(yùn)方式為（、在半導(dǎo)體中，載流子的三種輸運(yùn)方式為（ ）、）、 （ ）和（）和（ ）。）。 3、載流子在外電場(chǎng)的作用下是（、載流子在外電場(chǎng)的作用下是（ ）和（）和（ ）兩種運(yùn)動(dòng)的疊加，因此電流密度大?。▋煞N運(yùn)動(dòng)的疊加，因此電流密度大?。?）。）。4、什么是散

59、射、什么是散射 半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件 與 的關(guān)系 N個(gè)電子以速度 沿某方向運(yùn)動(dòng)，在 時(shí)刻未遭到散射的電子數(shù)為 ，則在 時(shí)間內(nèi)被散射的電子數(shù)為( )N t P tPt( )N t ()ttt因此( )()N tN tt( )N t P t半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件 與 的關(guān)系0( )()( )limtdN tN ttN tdtt P上式的解為( )()( )N tN ttN t P t 0( )PtN tN e( )PN t 則 被散射的電子數(shù)為 ()ttdt0PtN ePdt半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件 與 的關(guān)系 在 時(shí)間內(nèi)被散射的所有電子的自由時(shí)間為 ，這些電子自由時(shí)間的總和為 ，則 個(gè)電子的平均自由時(shí)

60、間可表示為P0Nt ()ttdt0PttN ePdt000PttN ePdtN1P半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件 、 與 的關(guān)系0*xxnqtm 平均漂移速度為0*000*() ()PtnxnnxqtN ePdtmNqm ()x*nnnqm*pppqm半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件 、 與 的關(guān)系 N型半導(dǎo)體 P型半導(dǎo)體 本征半導(dǎo)體np2*nnnnnqnqmpninpn2*()pninpnqmm2*pppppqpqm半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件 與 及 的關(guān)系 電離雜質(zhì)散射 聲學(xué)波散射 光學(xué)波散射iN13/2iiN TT3/2sT01k Toe01111is半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件 與 及 的關(guān)系 電離雜質(zhì)散射 聲學(xué)波散射