半导体复习.pptx

20102010级半导体物理总结级半导体物理总结第第l l章章 半导体半导体(晶体晶体)中的电子状态中的电子状态问题的提出问题的提出:半导体独特的物理性质半导体独特的物理性质半导体中电子的状态及其运动特点半导体中电子的状态及其运动特点二者之间关系二者之间关系与结构的关系与结构的关系本章介绍重点本章介绍重点 半导体单晶材料中的电子状态及其运半导体单晶材料中的电子状态及其运动规律动规律了解：了解：1.1.主要半导体单晶材料及结构主要半导体单晶材料及结构了解：了解：2.2.单电子近似单电子近似 能带论能带论重点：重点：3.3.空穴、有效质量的引入空穴、有效质量的引入熟悉：熟悉：4.4.几种重要半导体材料的能带结构几种重要半导体材料的能带结构 了解：了解：半导体的晶格结构和结合性半导体的晶格结构和结合性质质 金刚石型结构金刚石型结构 同同IVIV族元素半导体相比有一个重要区别，族元素半导体相比有一个重要区别，这就是这就是极性半导体极性半导体概念提出概念提出.极性半导体极性半导体-共价键化合物晶体中，共价键化合物晶体中，其结合具有不同程度的离子性，称这类半其结合具有不同程度的离子性，称这类半导体为导体为极性半导体极性半导体。电负性电负性 了解：纤锌矿型结构了解：纤锌矿型结构 纤锌矿型结构纤锌矿型结构-以正四面体结构为基础构成的，以正四面体结构为基础构成的，但是它具有六方对称性非立方对称性但是它具有六方对称性非立方对称性.两种面的物化学性质有不同两种面的物化学性质有不同电偶极层电偶极层.清楚：有效质量导出清楚：有效质量导出 半导体中半导体中E(k)E(k)与与k k的关系的关系 抛物线关系，决定了起作用的是能抛物线关系，决定了起作用的是能带底部或能带顶部附近的电子。带底部或能带顶部附近的电子。能带底部或顶部附近能带底部或顶部附近(也即能带极值也即能带极值附近附近)的的E(k)E(k)与与k k的关系的关系。清楚：清楚：半导体中电子的平均速度半导体中电子的平均速度 V V（1/h1/h）dE/dkdE/dk 了解：了解：外电场作用下半导体中电子的外电场作用下半导体中电子的运动规律运动规律重点：重点：有效质量的意义有效质量的意义解释：解释：/a/a-/a/a了解：了解：本征半导体本征半导体 清楚：清楚：回旋共振实验回旋共振实验 实验原理及方法实验原理及方法了解：了解：导带底和价带顶附近的能带导带底和价带顶附近的能带结构结构 k k空间等能面空间等能面 回旋共振实验回旋共振实验 硅和锗的导带结构硅和锗的导带结构 所谓能带结构所谓能带结构-E E（k k）k k关系关系 由由E(k)-E(0)=hE(k)-E(0)=h2 2k k2 2/(2m/(2mn n*)*)描述描述 硅和锗的价带结构硅和锗的价带结构 III-VIII-V族化合物半导体的能带结构族化合物半导体的能带结构 了解：了解：混合晶体的能带结构混合晶体的能带结构 III-VIII-V族化合物之间族化合物之间,连续固熔体连续固熔体.构构成混合晶体，成混合晶体，能带结构随合金成分变化能带结构随合金成分变化而连续变化而连续变化(可调可调).).禁带宽度不同，晶格常数不同，能带结禁带宽度不同，晶格常数不同，能带结构不同构不同三元化合物三元化合物、四元化合物四元化合物了解：了解：II-VIII-VI族化合物半导体的能带族化合物半导体的能带结构结构闪锌矿型结构和纤锌矿结构闪锌矿型结构和纤锌矿结构半金属或零带隙材料半金属或零带隙材料混合晶体的能带结构混合晶体的能带结构了解：了解：宽禁带半导体宽禁带半导体材料材料（20052005研）有一种用于制作特殊器件的半导体材料具备研）有一种用于制作特殊器件的半导体材料具备研）有一种用于制作特殊器件的半导体材料具备研）有一种用于制作特殊器件的半导体材料具备下列特点：下列特点：下列特点：下列特点：1.近红外和可见光吸收；近红外和可见光吸收；近红外和可见光吸收；近红外和可见光吸收；2.高的空穴迁移率；高的空穴迁移率；高的空穴迁移率；高的空穴迁移率；3.负的微分电导；负的微分电导；负的微分电导；负的微分电导；4.长的过剩载流子寿命；长的过剩载流子寿命；长的过剩载流子寿命；长的过剩载流子寿命；画出该材料具有的能带结构简图，并说明理由。画出该材料具有的能带结构简图，并说明理由。画出该材料具有的能带结构简图，并说明理由。画出该材料具有的能带结构简图，并说明理由。第第2 2章章 半导体中杂质和缺陷能级半导体中杂质和缺陷能级 晶格中的原子周期性排列被破坏晶格中的原子周期性排列被破坏半导体中的杂质和缺陷起什么样作用半导体中的杂质和缺陷起什么样作用？为什么会起这样的作用？为什么会起这样的作用？在禁带中引入允许电子具有的能量在禁带中引入允许电子具有的能量状态状态(即能级即能级)硅锗晶体中的杂质能级硅锗晶体中的杂质能级 术语：术语：施主杂质、施主能级施主杂质、施主能级 n n型半型半导体导体术语：术语：受主杂质、受主能级受主杂质、受主能级 p p型型半导体半导体 浅能级浅能级 了解：了解：浅能级杂质电离能的简单浅能级杂质电离能的简单计算思路计算思路清楚：清楚：杂质的补偿作用杂质的补偿作用 经过补偿之后，半导体中的净杂质浓度经过补偿之后，半导体中的净杂质浓度称为有效杂质浓度。称为有效杂质浓度。当当NND D NNA A时，则时，则 NND D NNA A为有效施主浓为有效施主浓度度 当当NNA A N ND D时，则时，则NNA A N ND D为有效受主浓为有效受主浓度度 杂质的高度补偿杂质的高度补偿？了解：了解：半导体中深能级杂质半导体中深能级杂质 复合中心复合中心 了解：了解：IIIVIIIV族化物中的杂质能级族化物中的杂质能级 简释：简释：等电子陷阱等电子陷阱 简释：简释：等电子杂质效应等电子杂质效应元素半导体中的替位受主和施主元素半导体中的替位受主和施主IIIIIIIVVVIVIILiBeBCNOFNaMgAlSiPSClCuZnGaGeAsSeBrAgCdInSnSbTeIAuHgTlPbBiPoAt三重受三重受主主双重受主双重受主单重受主单重受主基体原子基体原子等电子陷等电子陷阱阱单重施主单重施主双重施主双重施主三重施主三重施主简释：杂质的双性行为：简释：杂质的双性行为：硅在砷化镓中既能取代镓而硅在砷化镓中既能取代镓而表现为施主杂质，又能取代砷而表现为施主杂质，又能取代砷而表现为受主杂质表现为受主杂质了解：了解：缺陷、位错能级缺陷、位错能级总结：总结：重点硅锗中替位杂质（重点硅锗中替位杂质（III，V）施主，受主概念引入（主要体现在禁带中的能级）施主，受主概念引入（主要体现在禁带中的能级）施主杂质，施主能级，受主杂质，受主能级？施主杂质，施主能级，受主杂质，受主能级？什么是杂质的补偿作用？什么是杂质的补偿作用？深能级？深能级？二元化合物中的杂质情况二元化合物中的杂质情况-等电子，双性等电子，双性由元素表分析简单（电活性），但实际复杂由元素表分析简单（电活性），但实际复杂缺陷、位错了解：施、受主情况的简单解释，反结构缺陷缺陷、位错了解：施、受主情况的简单解释，反结构缺陷位错形变致禁带的变化，施、受主情况位错形变致禁带的变化，施、受主情况第第3 3章章 半导体中载流子的统计分布半导体中载流子的统计分布本章节解决本章节解决:1.1.热平衡载流子浓度热平衡载流子浓度;2.2.热平衡载流子浓度随温度的变化热平衡载流子浓度随温度的变化费米能级费米能级E EF F和载流子的统计分布和载流子的统计分布 处于热平衡状态的系统有统一化学势！处于热平衡状态的系统有统一化学势！处于热平衡状态的电子系统有统一的费处于热平衡状态的电子系统有统一的费米能级！米能级！标标志志-费费米米能能级级是是量量子子态态基基本本上上被被电电子占据或基本上是空子占据或基本上是空 费米能级标志了电子填充能级的水平费米能级标志了电子填充能级的水平清清楚楚：导导出出导导带带中中的的电电子子浓浓度度和和价价带中的空穴浓度思路带中的空穴浓度思路重要结论：重要结论：电子和空穴的浓度乘积和费米能级无关。电子和空穴的浓度乘积和费米能级无关。半导体材料定，乘积半导体材料定，乘积n n0 0p p0 0只决定于温度只决定于温度T T，与所含杂质无关。与所含杂质无关。在一定温度在一定温度T T下，半导体材料不同，禁带宽下，半导体材料不同，禁带宽度度EgEg不同，乘积不同，乘积n n0 0p p0 0也将不同。也将不同。普遍适用本征半导体和杂质半导体（热普遍适用本征半导体和杂质半导体（热平衡状态、非简并）。平衡状态、非简并）。载流子浓度的乘积载流子浓度的乘积 本征半导体的载流子浓度本征半导体的载流子浓度n0=p0n n0 0p p0 0=n=n2 2i i 说明说明:在一定温度下，任何非简并半在一定温度下，任何非简并半导体的热平衡载流子浓度的乘积导体的热平衡载流子浓度的乘积n n0 0p p0 0等等于该温度时的本征载流子浓度于该温度时的本征载流子浓度n ni i的平方，的平方，与所含杂质无关。与所含杂质无关。不仅适用于本征半导体材料，而且不仅适用于本征半导体材料，而且也适用于非简并的杂质半导体材料。也适用于非简并的杂质半导体材料。Eg=Eg(0)+T，=dEg/dT提出实验提出实验重点：重点：杂质半导体的载流子浓度杂质半导体的载流子浓度n n型半导体的载流子浓度型半导体的载流子浓度1.1.低温弱电离区低温弱电离区在在ln nln n0 0 T T-3/4-3/4-1/T-1/T图中，上述方程为一直线。图中，上述方程为一直线。其斜率为其斜率为E ED D/（2k2k0 0），），可通过实验测定可通过实验测定n n0 0T T关系，定出杂质电离能，得到杂质能级关系，定出杂质电离能，得到杂质能级的位置。的位置。如何由实验得电离能如何由实验得电离能2.2.中间电离区中间电离区 温度升高，当温度升高，当2NcN2NcND D。3 3强电离区强电离区 温度升高至大部分杂质都电离称为温度升高至大部分杂质都电离称为强电离。这时强电离。这时n nD D+NND D 费米能级费米能级E EF F位位于于E ED D之下。之下。饱和区饱和区n0=ND+p04.4.过渡区过渡区过渡区过渡区-半导体处于半导体处于饱和区饱和区和完全和完全本征本征激发激发之间。之间。导带电子一部分来源于全部电离的杂质，导带电子一部分来源于全部电离的杂质，另一部分则由另一部分则由本征激发提供本征激发提供，价带中产，价带中产生了一定量空穴。生了一定量空穴。电中性条件是电中性条件是 n n0 0=N=ND D+p+p0 0 5.5.高温本征激发区高温本征激发区 继继续续升升高高温温度度，本本征征激激发发逐逐渐渐占占主主导导，本本征征激激发发产产生生的的本本征征载载流流子子数数远远多多于杂质电离产生的载流子数，即于杂质电离产生的载流子数，即 n n0 0NND D，p p0 0NND D 这这时时电电中中性性条条件件是是n n0 0=p p0 0 ，与与未未掺掺杂杂的的本本征征半半导导体体情情形形一一样样，因因此此称称为为杂杂质半导体进入本征激发区。质半导体进入本征激发区。n n型硅的电子浓度与温度的关系曲线型硅的电子浓度与温度的关系曲线T20030040060010162*1016载流子浓度与杂质浓度的关系曲线载流子浓度与杂质浓度的关系曲线少数载流子（少子）浓度少数载流子（少子）浓度 n n型半导体型半导体多多子子浓浓度度n nn0n0=N=ND D，由由n nnonop pnono=n=ni i2 2 关关系系，得得到到少子浓度少子浓度p pnono为为 p pno no=n=ni i2 2/N/ND D p p型半导体型半导体 多子浓度多子浓度p pp0p0=N=NA A，少子浓度，少子浓度n np0p0为为 n npo po=n=ni i2 2/N/NA A 了解：了解：一般情况下的载流子统计分一般情况下的载流子统计分布布 Ec-EF2k0T非简并非简并0Ec-EF2k0T弱简并弱简并Ec-EF0 0 简并简并了解：了解：简并半导体简并半导体发发生生载载流流子子简简并并化化的的半半导导体体称称为为简简并并半半导体导体简并化条件简并化条件低温载流子冻析效应？低温载流子冻析效应？禁带变窄效应？禁带变窄效应？电离能随杂质浓度的升高而下降电离能随杂质浓度的升高而下降（1）一）一n型半导体材料，作出型半导体材料，作出n0 T的变化图并解释。的变化图并解释。（10分）分）（2）作图描述）作图描述p型半导体材料中费米能级随受主杂质浓型半导体材料中费米能级随受主杂质浓度和温度的变化。（度和温度的变化。（10分）分）两种半导体材料，除材料两种半导体材料，除材料A禁带宽度禁带宽度Eg=1.0eV，材料，材料B禁带宽度禁带宽度Eg=1.2eV外，有严格相同性质，请给出材外，有严格相同性质，请给出材料料A本征载流子浓度本征载流子浓度ni对材料对材料B本征载流子浓度本征载流子浓度ni的比的比值（值（T=300K）第四章第四章 半导体的导电性半导体的导电性 清楚：迁移率、电导率、电阻率随清楚：迁移率、电导率、电阻率随温度和杂质浓度温度和杂质浓度的变化规律。的变化规律。漂移速度漂移速度 迁移率迁移率 半导体中半导体中 J=J=J Jn n+J Jp p=q(n =q(n n n+p +p p p)|E|)|E|半导体半导体 =q(n=q(n n n+p +p p p)载流子的散射载流子的散射 载流子的散射机制（机构）载流子的散射机制（机构）载流子的散射机制（机构）与载流子的散射机制（机构）与温度和杂温度和杂质浓度质浓度的关系的关系 简释：简释：平均自由程平均自由程 简释：简释：平均自由时间平均自由时间 简释：简释：平均漂移速度平均漂移速度 半导体的主要散射机构半导体的主要散射机构 1 1电离杂质的散射电离杂质的散射 P Pi i N Ni iT T-3/2-3/2 2 2晶格振动的散射晶格振动的散射 声学波和光学波声学波和光学波 PsPs T T3 3 2 2 光学波散射光学波散射简释：简释：谷间散射谷间散射 中性杂质散射中性杂质散射 位错散射位错散射 合金散射合金散射清楚：清楚：迁迁移移率率与与杂杂质质浓浓度度和和温温度度的的关关系系 （平平均均自自由由时时间间和和散散射射概概率率的的关系）关系）平均自由时间的数值等于散射概率的倒数平均自由时间的数值等于散射概率的倒数电导率、迁移率与平均自由时间电导率、迁移率与平均自由时间的关系的关系一般情况下：电子迁移率大于空穴一般情况下：电子迁移率大于空穴迁移率原因迁移率原因迁移率与杂质和温度的关系迁移率与杂质和温度的关系对不同散射机构迁移率与温度的关系为对不同散射机构迁移率与温度的关系为电离杂质散射电离杂质散射 i iNNi i-1-1T T3/2 3/2 声学波散射声学波散射 s sTT-3/2-3/2 光光学学波波散散射射 0 0 expexp（h h 1 1/k/k0 0t t）-1 1 硅电子和空穴迁移率与杂质和温度的关系硅电子和空穴迁移率与杂质和温度的关系 处理问题：处理问题：有有许许多多散散射射机机构构存存在在时时，要要找找出出起起主主要要作作用用的的散散射射构构机机，它它的的平平均均自自由由时时间间特特别别短短，散散射射概概率率特特别别大大，其其他他贡贡献献可可以以略略去去，迁迁移移率率主主要要由由这这种种机机构决定。构决定。能能定定性性分分析析迁迁移移率率随随杂杂质质浓浓度度和和温温度度的的变变化化掺掺杂杂的的锗锗、硅硅等等（原原子子晶晶体体），主主要要散散射射机构是声学波散射和电离杂质散射。机构是声学波散射和电离杂质散射。s和和i可写为可写为s=q/（m*AT3/2）i=qT3/2/（m*BNi）1/=1/s+1/i了解：了解：对对-族族化化合合物物半半导导体体，如如砷砷化化镓镓，光学波散射也很重要，迁移率为光学波散射也很重要，迁移率为 1/=1/1/=1/s s+1/+1/i i+1/+1/0 0 熟悉：对下式简单讨论熟悉：对下式简单讨论注意：注意：高高补补偿偿材材料料，载载流流子子浓浓度度决决定定于于两两种种杂杂质质浓浓度度之之差差，但但载载流流子子迁迁移移率率与与电电离离杂杂质质总总浓度有关。浓度有关。电电阻阻率率及及其其与与1.1.杂杂质质浓浓度度，2.2.温温度度的的关系关系 电电阻阻率率决决定定于于载载流流子子浓浓度度和和迁迁移移率，与杂质浓度和温度有关。率，与杂质浓度和温度有关。电阻率和杂质浓度的关系电阻率和杂质浓度的关系了解：了解：杂质浓度增高时，曲线严重偏离直线杂质浓度增高时，曲线严重偏离直线原因：原因：一一是是杂杂质质在在室室温温下下不不能能全全部部电电离离，重重掺掺杂杂的的简简并半导体中情况更加严重；并半导体中情况更加严重；二是迁移率随杂质浓度的增加将显著下降。二是迁移率随杂质浓度的增加将显著下降。电阻率随温度的变化电阻率随温度的变化 掺掺杂杂半半导导体体，杂杂质质电电离离、本本征征激激发发同同时时存存在在，电电离离杂杂质质散散射射和和晶晶格格散散射射机机构构的的存存在在，电电阻阻率率随随温温度度的的变变化化关关系系复复杂杂，图图表表示示一一定定杂杂质质浓浓度度的的硅硅样样品品的的电电阻阻率率和和温温度度的的关关系系，解释三段变化原因解释三段变化原因。硅硅 与与T关系关系0 ABCT了解：了解：玻玻耳耳兹兹曼曼方方程程、电电导导率率的的统统计计理理论论思路思路 了解：了解：强强电电场场下下的的效效应应（欧欧姆姆欧欧姆姆定定律律偏偏离）离）解释：解释：热载流子热载流子 强强电电场场下下欧欧姆姆定定律律发发生生偏偏离离的原因：的原因：载载流流子子与与晶晶格格振振动动散散射射时时的的能量交换能量交换强强场场情情况况，载载流流子子从从电电场场中中获获得得的的能能量量很很多多，载载流流子子的的平平均均能能量量比比热热平平衡衡状状态态时时的的大大，因因而而载载流流子子和和晶晶格格系系统统不不再处于热平衡状态再处于热平衡状态。温温度度是是平平均均动动能能的的量量度度，载载流流子子的的能能量量大大于于晶晶格格系系统统的的能能量量，引引进进载载流流子子的的有有效效温温度度T Te e来来描描写写与与晶晶格格系系统统不不处处于于热热平平衡衡状状态态的的载载流流子子，并并称称这这种种状状态态的的载流子为载流子为热载流子热载流子。了了解解：解解决决平平均均漂漂移移速速度度与与电电场场强强度度的的关系思路关系思路 解释：解释：多能谷散射多能谷散射 耿效应耿效应1/mn*d2E/d2k微分负电导微分负电导n1、n2分分别别代代表表能能谷谷1和和能能谷谷2中中的的电电子子浓浓度度，而而n=n1+n2，则，则电流密度电流密度平均迁移率平均迁移率平均漂移速度平均漂移速度导电率为导电率为高场畴区及高场畴区及耿振荡耿振荡二（二（1）作图描述硅中电子漂移速度随电场的变化（）作图描述硅中电子漂移速度随电场的变化（10分）分）（2）饱和漂移速度值和速度饱和的临界电场随杂质浓度如何变）饱和漂移速度值和速度饱和的临界电场随杂质浓度如何变化，说明基本理由。（化，说明基本理由。（15分）分）三试给出测量迁移率的实验方法（三试给出测量迁移率的实验方法（15分分 二说明载流子迁移率与温度的关系，并说明为什么在某一温二说明载流子迁移率与温度的关系，并说明为什么在某一温度处具有最大峰值。（度处具有最大峰值。（15分）分）第第5 5章章 非平衡载流子非平衡载流子 在在非非简简并并情情况况下下，平平衡衡载载流流子子满足满足简释：简释：非平衡载流子（过剩载流子）非平衡载流子（过剩载流子）非平衡载流子的复合非平衡载流子的复合 非平衡载流子的寿命非平衡载流子的寿命 准费米能级准费米能级 主要讨论主要讨论小注入小注入 了解：了解：附加光导附加光导：熟悉：熟悉：非平衡载流子的寿命测试实验非平衡载流子的寿命测试实验解释：解释：准费米能级准费米能级 清楚：清楚：非平衡载流子以下复合机制非平衡载流子以下复合机制直直接接复复合合电电子子在在导导带带和和价价带带之之间间的直接跃迁，引起电子和空穴的直接复合；的直接跃迁，引起电子和空穴的直接复合；间间接接复复合合电电子子和和空空穴穴通通过过禁禁带带的的能能级（复合中心）进行复合。级（复合中心）进行复合。了了解解:非非平平衡衡载载流流子子的的直直接接净净复复合合率率U Ud d导导出出思路思路非平衡载流子的寿命非平衡载流子的寿命间接复合间接复合 清楚：复合中心的清楚：复合中心的E Et t四个微观过程四个微观过程了解：非平衡载流子净复合率导出思了解：非平衡载流子净复合率导出思路和使用路和使用清楚：清楚：金在硅中的复合作用金在硅中的复合作用EtAEtD 简释：简释：表面复合表面复合 常用常用表面复合速度表面复合速度描写表面复合描写表面复合 解释：解释：寿命寿命是是“结构灵敏结构灵敏”的参数的参数 俄歇复合俄歇复合了解：了解：俄歇复合三粒子过程俄歇复合三粒子过程解释：解释：陷阱效应陷阱效应 陷阱中心陷阱中心 清清楚楚：杂杂质质能能级级处处于于什什么么样样位位置置最最有有利于陷阱作用利于陷阱作用了解：了解：陷阱对附加电导率影响陷阱对附加电导率影响 清清楚楚：几几种种典典型型条条件件下下非非平平衡衡载载流流子子扩扩散分布散分布了解：了解：爱因斯坦关系导出思路爱因斯坦关系导出思路简释：简释：爱因斯坦关系爱因斯坦关系 了解：了解：连续性方程式导出思路连续性方程式导出思路 能使用连续性方程式处理典型条件问题能使用连续性方程式处理典型条件问题了解：了解：测量半导中载流子迁移率测量半导中载流子迁移率了解：了解：连续性方程解决表面复合问题连续性方程解决表面复合问题给出在半导体材料长度为给出在半导体材料长度为L中引起电场为中引起电场为E的掺杂浓度分布的掺杂浓度分布半导体材料中，杂质浓度分布为半导体材料中，杂质浓度分布为N Nd d(x)=N(x)=Nd0d0exp(exp(x/L)x/L)（0 xL0 xL）（a a）导出电子扩散电流密度表述）导出电子扩散电流密度表述（b b）给出刚好抵消扩散电流密度的漂移电流密度的电场）给出刚好抵消扩散电流密度的漂移电流密度的电场E E-3L-L3LL0 x讨论如图讨论如图n型半导体，光照下产生恒定过剩载流子产生率型半导体，光照下产生恒定过剩载流子产生率G。在区域在区域-Lx+L.假设少子寿命无穷假设少子寿命无穷,过剩载流子浓度在过剩载流子浓度在x=-3L和和x=+3L处为处为0.给出给出0偏和小注入情况下稳态过剩载流子浓度随偏和小注入情况下稳态过剩载流子浓度随x的变化的变化.第第6 6章章 pnpn结结 电流电压特性电流电压特性对理想对理想I-VI-V修正修正电容效应电容效应击穿特性击穿特性熟熟悉悉：pnpn结结及及其其能带图能带图 pnpn结结接触电势差接触电势差 pnpn结结的的载载流流子子分分布布简释：简释：耗尽层近似、空间电荷区势垒耗尽层近似、空间电荷区势垒区区 pn pn结电流电压特性结电流电压特性 清清楚楚：非非平平衡衡状状态态下下的的pnpn结结的的能能带带变变化化始始终终抓抓住住破破坏坏平平衡衡（载载流流子子扩扩散散运运动动和和漂移运动）漂移运动）非平衡载流子的电注入非平衡载流子的电注入pnpn结中电流分布情况结中电流分布情况 pnpn结结加加反反向向偏偏V V，反反偏偏在在势势垒垒区区产产生电场与内建电场方面一致生电场与内建电场方面一致从图可知从图可知pnpn结反偏电流较小趋于饱和结反偏电流较小趋于饱和pnpn结的能带图结的能带图在在势势垒垒区区内内，准准费费米米能能级级被被认认为为保保持持不不变变 清楚清楚理想理想pnpn结模型及其电流电压方程结模型及其电流电压方程 理想理想pnpn结模型结模型(4(4个假设个假设)：（1 1）小小注注入入条条件件注注入入的的少少子子浓浓度度比比平平衡衡多多子子浓浓度度小得多；小得多；（2 2）突突变变耗耗尽尽层层条条件件外外加加电电压压和和接接触触电电势势差差都都降降落落在在耗耗尽尽层层上上，耗耗尽尽层层中中的的电电荷荷是是由由电电离离施施主主和和电电离离受受主主的的电电荷荷组组成成，耗耗尽尽层层外外的的半半导导体体是是电电中中性性的的。因因此此，注注入入的少子在的少子在p p区和区和n n区是纯扩散运动；区是纯扩散运动；（3 3）通过耗尽层的电子和空穴电流为常量，不考虑耗）通过耗尽层的电子和空穴电流为常量，不考虑耗尽层中载流子的产生及复合作用；尽层中载流子的产生及复合作用；（4 4）玻耳兹曼边界条件）玻耳兹曼边界条件电流电压方程电流电压方程反向饱和电流相关参数？了解：温度对电流密度的影响了解：温度对电流密度的影响清楚：清楚：影影响响pnpn结结J-VJ-V特特性性偏偏离离理理想想方方程程的各种因素的各种因素和理想产生差别原因：和理想产生差别原因：表面效应表面效应势垒区中的产生及复合势垒区中的产生及复合大注入条件大注入条件串联电阻效应串联电阻效应清楚：清楚：导导出出pnpn结结电电容容包包括括势势垒垒电电容容的的扩扩散电容思路散电容思路 泊松方程导出微分电容泊松方程导出微分电容势垒电容势垒电容了解：了解：势势垒垒电电容容在在实实验验中中测测量量中中意意义义（杂杂质质浓浓度度、线线性性缓缓变变结结的的杂杂质质浓度梯度、浓度梯度、势垒高度势垒高度）扩散电容扩散电容pnpn结击穿结击穿 能解释：能解释：三种击穿现象三种击穿现象 雪崩、隧道、热电雪崩、隧道、热电 pnpn结隧道效应结隧道效应第第7 7章章 金属和半导体的接触金属和半导体的接触清楚并能分析：清楚并能分析：金属半导体接触及其能带图金属半导体接触及其能带图 （金属和半导体功函数影响）（金属和半导体功函数影响）清楚：清楚：表面态对接触势垒的影响表面态对接触势垒的影响 解释：解释：费米能级钉扎费米能级钉扎 金属功函数对势垒高度影响小金属功函数对势垒高度影响小 当当WWmmWWs s时，也可能形成时，也可能形成n n型阻挡层型阻挡层能简释：能简释：金属半导体接触整流理论概念金属半导体接触整流理论概念 扩散理论扩散理论热电子发射热电子发射理论思路及适用条件理论思路及适用条件扩散理论扩散理论热电子发射理论热电子发射理论 能简释修正：能简释修正：镜像力影响镜像力影响隧道效应影响隧道效应影响 清楚解释：清楚解释：肖肖特特基基势势垒垒二二极极管管与与PNPN结结二极管异同二极管异同了解：了解：金半接触中少子注入行为金半接触中少子注入行为 欧姆接触欧姆接触解解释释：为为什什么么不不能能选选择择金金半半功功函函数数形成欧姆接触形成欧姆接触第第8 8章章 半导体表面与半导体表面与MISMIS结构结构清楚理想情况清楚理想情况（1 1）金属与半导体间功函数差为零；）金属与半导体间功函数差为零；（2 2）在在绝绝缘缘层层内内没没有有任任何何电电荷荷且且绝绝缘缘层完全不导电；层完全不导电；（3 3）绝绝缘缘体体与与半半导导体体界界面面处处不不存存在在任任何界面态。何界面态。清楚并分析理想情况下清楚并分析理想情况下MISMIS结结构构金金/半半间间加加一一电电压压产产生生垂垂直直于于表表面面的的电电场场时时，半半导导体体表表面面层层内内的的电电势势及及电荷分布情况。电荷分布情况。能能画画出出不不同同导导电电类类型型积积累累、平平带带、耗耗尽、反型能带图尽、反型能带图清清楚楚：由由F F函函数数取取近近似似得得到到不不同同情情况况下下 表表面面空空间间电电荷荷层层的的电电场场、电电势势和电容和电容清楚：清楚：平带电容与那些参数有关平带电容与那些参数有关清清楚楚：临临界界反反型型条条件件与与那那些些参参数数有有关关解释：产生深耗尽原因解释：产生深耗尽原因 清楚清楚：MIS结构的电容结构的电容电压特性电压特性平带电容对应平带电压在分析中的重要性对平带电容对应平带电压在分析中的重要性对功函数对平带电压影响功函数对平带电压影响绝缘介质中固定电荷分布对平带电压影响绝缘介质中固定电荷分布对平带电压影响了解：了解：界面态对界面态对CV特性影响特性影响了了解解：硅硅-二二氧氧化化硅硅系系统统的的性性质质（BTBT实验）实验）了解：了解：表面电导及迁移率表面电导及迁移率