半导体物理总复习2..ppt

半导体物理复习2 第四章半导体的导电性 一、基本概念： 1。载流子的漂移运动？写出总漂移电流密度方程 载流子在电场作用下的运动。漂移电流密度与载流子的浓度、载流子的迁移率和外加电场的大小有关 2。迁移率的物理意义？迁移率的单位是什么？载流子的迁移率与那些因素有关 单位电场作用下载流子获得平均漂移速度，它反映了载流子在电场作用下的输运能力。单位cm2/v?s 3。什么是载流子的散射？半导体中载流子的有哪两种主要散射机制 载流子在半导体中运动时，不断地与热振动的晶格原子或电离的杂质离子发生碰撞，碰撞后载流子的运动速度的大小和方向发生了改变。用波的概念，就是说电子波在半导体中传播时遭到了散射。 任何情况下，几种散射机制都会同时存在 4. 半导体的电阻率（或电导率）与那些因素有关 二.例题 例题1 Ge样品， 掺有1022m-3受主，试求室温时样品的电导率。再掺入5?1022m-3施主后，求室温时样品的电导率。 例2 特定半导体内存在三种散射机制。只存在一种散射机制时的迁移率为 ，只存在第二种散射机制时的迁移为 ，只存在第三种散射机制时的迁移率为 求总迁移率。 第五章 非平衡载流子 一、基本概念 3.什么是准费米能级？ 在非平衡状态下，由于导带和价带在总体上处于非平衡，因此就不能用统一的费米能级来描述导带中的电子和价带中的空穴按能量的分布问题。但由于导带中的电子和价带中的空穴按能量在各自的能带中处于准平衡分布，可以有各自的费米能级 称为准费米能级，准费米能级分离的程度，即 的大小，反映了与平衡态分离的程度 5.4复合理论 一、载流子的复合机理： ⅰ 按载流子能量状态改变形式分 直接复合：电子在导带和价带之间的直接跃迁复合。 间接复合：电子与空穴通过禁带中的复合中心复合。 ⅱ按能量转换形式分 发光复合或辐射复合 热复合 俄歇（Auger）复合 ⅲ按复合发生的空间位置分 体内复合: 复合过程发生在半导体内 表面复合：复合过程发生在半导体表面 5.4复合理论 位于禁带中央附近的深能级是最有效的复合中心 一定的杂质能级能否成为陷阱，还决定于能级的位置，杂质能级与费米能级重合时，最有利于陷阱作用。 当ET在EF之上时，越接近EF的能级，陷阱效应越显著。 电子落入陷阱后，基本上不能直接与空穴复合，它们必须首先激发到导带，然后才能通过复合中心而复合，所以陷阱的存在大大增加了非平衡态恢复到平衡态的驰豫时间，使非平衡载流子寿命增加。 5.3准费米能级 5.6 载流子的扩散运动 二、基本公式 1. 漂移电流密度公式： 三.例题 例题2 在一块n型GaAs半导体中，T=300K时，电子浓度在0.10cm距离内从1?1018cm-3到7?1017cm-3线性变化。若电子的扩散系数为Dn=225cm2/s,则电子的扩散电流密度 例3 第十二章 霍耳效应 把通有电流的半导体放在均匀磁场中，设电场沿x方向，电场强度为Ex；磁场方向沿z轴方向，磁感应强度为Bz，则在垂直于电场和磁场的+y或-y方向将产生一个横向电场Ey,这个现象称为霍耳效应。 第十二章 霍耳效应 两种载流子导电 室温下本征硅、锗的霍尔系数？单位？ * * 载流子的散射 因为载流子在运动过程中受到散射 电离杂质散射 晶格振动散射 中性杂质散射 位错散射 合金散射 等同的能谷间散射 载流子的散射 电离杂质散射时： Ni大，受到散射机会多 T大，平均热运动速度快，可较快的掠过杂质离子，偏转小，不易被散射 §4.2 载流子的散射 注意：离化的杂质浓度 随着温度的降低和杂质浓度的增加，散射几率增大 晶格振动散射： §4.2 载流子的散射 随着温度的增加，散射几率增大 总结： 低温时，主要是电离杂质的散射； 高温时，主要是晶格散射。 三. 迁移率与杂质和温度的关系 散射几率，平均自由时间和温度的关系： §4.３ 迁移率与杂质浓度和温度的关系 电离杂质散射 声学波散射 光学波散射 §4.３ 迁移率与杂质浓度和温度的关系 n型半导体 p型半导体 本征半导体 电阻率与载流子浓度与迁移率有关，二者均与杂质浓度和温度有关。 查图4-14（b）可知，这个浓度下，Ge的迁移率 又查图3-7可知，室温下Ge的本征载流子浓度 查图4-14（b）可知，这个掺杂浓度下，Ge的迁移率 为1500 cm2/( V.S) ，属强电离区，所以电导率为 掺入5?1022m-3施主后 总的杂质总和 为3000 cm2/( V.S), 1。过剩电子，过剩空穴，过剩载流子（非平衡载流子），非平