吉林大学半导体课件_第一章概要.ppt

说明与声明 《半导体器件物理学习指导》是编者在吉林大学电子科学与工程学院为 微电子学、光电子学、电子科学与技术等专业本科生讲授《半导体器件 物理》课的过程中为便于学生学习和使用所用《半导体器件物理》教材 （孟庆巨、刘海波、孟庆辉著，科学出版社2005年1月出版，2006年6月 第三次印刷）而编写的与教材配套的辅导性学习参考材料。按照教材的内 容和教学要求《半导体器件物理学习指导》包括以下四个方面的内容： 一 .重要名词、术语、概念和问题 二. 重要理论推导 三. 重要图表 四. 重要习题解答 说明与声明 欢迎和感谢对《半导体器件物理学习指导》的使用。由于作者水平所限， 编写时间仓促，错误之处在所难免 ，欢迎和感谢批评指正。 《半导体器件物理学习指导》仅供师生教学使用， 尚未作为文字出版物出 版，但是《半导体器件物理学习指导》作为2005年吉林大学精品课和2005 年吉林省精品课和2007年中华人民共和国教育部国家精品课《半导体器件 物理与实验》课程的网上资源已经上网。任何未经本人允许而销售或在任 何出版物中引用《半导体器件物理学习指导》中的任何材料的做法都将被 视为是侵犯编者的知识产权的行为。 《半导体器件物理学习指导》编者 孟庆巨 于吉林大学 2006年6月30日 第一章 半导体物理基础 一．名词、概念、术语与问题  1.2载流子的统计分布 导带电子浓度 其中 称为导带有效状态密度 价带空穴密度 其中 称为价带有效状态密度 导带电子浓度和价带空穴浓度之积 式中 为禁带宽度。 与温度有关，可以把它 写成经验关系式 于是 ，其中 为常数 本征半导体 n＝p 于是 ，称为质量作用定律。利用 和 ，也可以 把电子和空穴浓度写成下面的形式 只有一种杂质的半导体 N型半导体 在杂质饱和电离的温度范围内，导带电子浓度就等于施主浓度 或 T升高，费米能级逐渐远离导带底。 P型半导体 在杂质饱和电离的温度范围内， 导带电子浓度为 费米能级 杂质补偿半导体 在 ? 的半导体中， 相应的费米能级为 和 在 ? 的半导体 相应的费米能级为 1.5.3流密度和电流密度 在漂移和扩散同时存在的情况下，空穴和电 子的流密度分别为 电流密度分别为 在一维情况下，空穴和电子的电流分别为 式中为电流垂直流过的面积。 1.5.4非均匀半导体中的自建场 半导体中的静电场和势 非均匀半导体和自建电场 电场 定义为电势 的负梯度 电势与电子势能的关系为 可以把电场表示为（一维） 取 表示静电势 与此类似，定义 为费米势。 于是 式中 称为热电势. 在热平衡情况下，费米势为常数，可以把它 取为零基准， 非均匀的杂质分布会在半导体中形成电场，称为自 建电场。在热平衡情况下，由 有 和同样，对于型半导体，有 1.6非平衡载流子 在非平衡状态下可以定义 和 两个量以代替 ， 使得 式中 和 分别称为电子和空穴的准费米能级， 和 分别为相应的准费米势： 修正的欧姆定律 （1-166）式和（1-167）式称为修正的欧姆定律，其中 分别称