半导体物理-复习.ppt

强电场效应 现象：偏离欧姆定律 解释：从载流子与晶格振动散射时的能量交换过程来说明 (教材P113-114) 第五章 非平衡载流子 对于给定的半导体，本征载流子浓度ni只是温度的函数。无论掺杂多少，平衡载流子的浓度n0和p0必定满足上式。上式也是非简并半导体处于热平衡状态的判据。 它们乘积满足: 若用n0和p0分别表示平衡电子浓度和平衡空穴浓度，在非简并情况下，有： (教材P126) 非平衡态：当半导体受到外界作用（如：光照等）后, 载流子分布将与平衡态相偏离, 此时的半导体状态称为非平衡态。 非平衡载流子 n：非平衡态下的电子浓度 p：非平衡态下的空穴浓度 n0：平衡态下的电子浓度 p0：平衡态下的电子浓度 非平衡载流子的复合：当 半导体由非平衡态恢复为 平衡态，过剩载流子消失 的过程。 非平衡态的载流子浓度为： (教材P127) 小注入条件: 当非平衡载流子的浓度△n(或△p)平衡态时的多子浓度n0(或p0)时，这就是小注入条件。 非平衡载流子寿命 寿命的意义 当 时， ，故寿命标志着非平衡 载流子浓度减小到原值的1/e所经历的时间；寿命越短， 衰减越快。 0 (教材P128) 准费米能级 当半导体处于非平衡状态，不再具有统一的费米能级，引入准费米能级 非平衡态下电子浓度： 非平衡态下空穴浓度： (教材P129-130) 对于n型半导体，准费米能级偏离平衡费米能级示意图如下： 特点： 证明：由 和 有 和 而 所以 即 得到 (教材P130) 复合理论 直接复合 电子在导带和价带之间的直接跃迁 间接复合 非平衡载流子通过复合中心的复合 间接复合的四个过程 过程前 过程后 (教材P130-134) 陷阱效应(熟悉概念) 杂质或缺陷能收容非平衡载流子的作用称为陷阱效应。 陷阱和陷阱中心： 有显著陷阱效应（积累的非平衡载流子数目可以与非平衡载流子数目相比拟）的杂质或缺陷能级称为陷阱，而相应的杂质或缺陷称为陷阱中心。 电子陷阱： 能收容电子的杂质或缺陷能级。 空穴陷阱： 能收容空穴的杂质或缺陷能级。 电子陷阱是存在于p型材料中 空穴陷阱是存在于n型材料中 (教材P143) 载流子的扩散运动 稳定扩散的条件： 单位时间在单位体积内积累的载流子 ＝由于复合而消失的载流子 空穴扩散系数 非平衡少数载流子的寿命 非平衡少数载流子浓度 (教材P146-150) 扩散长度 ： 非平衡少数载流子在边扩散边复合的过程中，其浓度减少到原值的1/e时扩散走过的距离。也表示非平衡载流子深入半导体的平均深度。 爱因斯坦关系式(意义，推导) 从理论上找到扩散系数和迁移率之间的定量关系 迁移率 电场作用下运动的难易程度 扩散系数 存在浓度梯度下载流子运动的难易程度 (教材P150-152) 第六章 金属和半导体接触 功函数 电子亲和能 接触电势差 金属和n型半导体接触能带图（WmWs） （a）接触前；（b）间隙很大； （c）紧密接触；（d）忽略间隙 电势降落在空间电荷区和金属半导体表面之间 (教材P196-199) 阻挡层、反阻挡层 整流接触 整流接触 (教材P201-209) 阻挡层的整流特性 —— 外加电压对阻挡层的作用 V I 0 这种势垒宽度随外加电压的变化而变化的金-半接触势垒就是Schottky势垒。 镜象力和隧道效应对肖特基势垒的影响： （1）对正向特性影响很小；（2）随着反向偏压的增加， 使得有效势垒高度降低越来越显著，导致反向电流不饱和。 欧姆接触 欧姆接触：金属和半导体形成的不产生明显的附加阻抗，不引起半导体器件特性发生明显改变的非整流接触。理想的欧姆接触是指阻抗为零的接触。 实际的金属-半导体欧姆接触是利用隧道效应,而不是反阻挡层。 隧穿几率决定于势垒高度和势垒宽度。提高半导体的掺杂浓度，势垒变薄，可获得大的隧穿几率，即得到欧姆接触。 (教材P210-212) 第七章 半导体表面与MIS结构 表面电场效应——MIS结构（金属－绝缘层－半导体） 表面势：空间电荷层内的电场从表面到体内逐渐减弱直到为零，电势发生相应变化，电势变化迭加在电子的电位能上，使得空间电荷层内的能带发生弯曲，“表面势VS”就是为描述能带变曲的方向和程度而引入的。 表面电荷层：MIS结构外加偏压之后，在绝缘层一侧的半导体表面附近形成的具有一定厚度的电荷区称为表面电荷层。 电子被局限在表面附近，这种电子状态被称做表面态，对应的能级为表面能级。 (教材P217-218) 多子堆积：（1）能带向上弯曲、价带接近甚至高过EF；（2）多子在半导体表面积累，越接近半导体表面多子浓度越高。 多子耗尽：（1）表面能带向