半導(dǎo)體器件物理學(xué)習(xí)指導(dǎo)：第一章 半導(dǎo)體物理基礎(chǔ)

1、第一章 半導(dǎo)體物理基礎(chǔ)一名詞、概念、術(shù)語與問題 1.2載流子的統(tǒng)計(jì)分布導(dǎo)帶電子濃度其中稱為導(dǎo)帶有效狀態(tài)密度價(jià)帶空穴密度其中稱為價(jià)帶有效狀態(tài)密度導(dǎo)帶電子濃度和價(jià)帶空穴濃度之積式中 為禁帶寬度。 與溫度有關(guān)，可以把它寫成經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式于是 ，其中 為常數(shù)本征半導(dǎo)體 np于是 ，稱為質(zhì)量作用定律。利用 和 ，也可以把電子和空穴濃度寫成下面的形式只有一種雜質(zhì)的半導(dǎo)體N型半導(dǎo)體在雜質(zhì)飽和電離的溫度范圍內(nèi)，導(dǎo)帶電子濃度就等于施主濃度或p升高，費(fèi)米能級逐漸遠(yuǎn)離導(dǎo)帶底。 P型半導(dǎo)體在雜質(zhì)飽和電離的溫度范圍內(nèi)，導(dǎo)帶電子濃度為費(fèi)米能級 雜質(zhì)補(bǔ)償半導(dǎo)體在 的半導(dǎo)體中， 相應(yīng)的費(fèi)米能級為 和在 的半導(dǎo)體 相應(yīng)的費(fèi)米能級為

2、1.5.3流密度和電流密度在漂移和擴(kuò)散同時(shí)存在的情況下，空穴和電子的流密度分別為電流密度分別為在一維情況下，空穴和電子的電流分別為式中為電流垂直流過的面積。（1-135） （1-132） （1-133） （1-134） （1-136） （1-137） 1.5.4非均勻半導(dǎo)體中的自建場半導(dǎo)體中的靜電場和勢非均勻半導(dǎo)體和自建電場電場 定義為電勢 的負(fù)梯度電勢與電子勢能的關(guān)系為可以把電場表示為（一維）取 表示靜電勢與此類似，定義 為費(fèi)米勢。(1-138) （1-140） （1-141） （1-142） 于是式中 稱為熱電勢.在熱平衡情況下，費(fèi)米勢為常數(shù)，可以把它取為零基準(zhǔn)， （1-145） （1-1

3、46） （1-143） （1-144） 非均勻的雜質(zhì)分布會在半導(dǎo)體中形成電場，稱為自建電場。在熱平衡情況下，由 有和同樣，對于型半導(dǎo)體，有 （1-145）（1-146） （1-150） （1-151） （1-152） （1-153） 1.6非平衡載流子在非平衡狀態(tài)下可以定義 和 兩個(gè)量以代替 ，使得式中 和 分別稱為電子和空穴的準(zhǔn)費(fèi)米能級， 和 分別為相應(yīng)的準(zhǔn)費(fèi)米勢：（1-162） （1-163） 修正的歐姆定律 （1-166）式和（1-167）式稱為修正的歐姆定律，其中分別稱為電子和空穴的等效電導(dǎo)率。修正歐姆定律雖然在形式上和歐姆定律一致，但它包括了載流子的漂移和擴(kuò)散的綜合效應(yīng)。從修正歐姆定

4、律可以看出，費(fèi)米能級恒定（即 ）是電流為零的條件。處于熱平衡的半導(dǎo)體，費(fèi)米能級恒定。或者說，熱平衡系統(tǒng)具有統(tǒng)一的費(fèi)米能級。（1-166） （1-167） 通過復(fù)合中心的復(fù)合:為簡單計(jì)，假設(shè)復(fù)合中心對電子和空穴的俘獲系數(shù)相等。凈復(fù)合率可寫成或表面復(fù)合（1-207） （1-208） （1-209） （1-210） 半導(dǎo)體中的基本控制方程連續(xù)性方程利用電流密度表達(dá)式，（1-211）式和（1-212）式可以分別寫成在一維情況下， （1-211） （1-212） （1-213） （1-214） （1-218） （1-219） 泊松方程在飽合電離的情況下設(shè)空間電荷所形成的電勢分布為 ，則 與 之間滿足泊松方程式中 =相對介電常數(shù) =自由空間電容率，其數(shù)值為方程（1-213）式、（1-214）式或（1-218）式、（1-219）式與（1-221