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哈工大半导体物理课件第8章

第8章引言第8章半导体物理基础第8章半导体中的输运现象第8章半导体器件物理contents目录

01第8章引言

0102本章主题概述重点讲解半导体的能带结构、载流子类型和输运性质等核心内容，为后续章节的学习奠定基础。本章主要介绍半导体物理的基本概念和基础知识，包括半导体的定义、性质、分类以及其在现代科技领域中的应用。

掌握半导体物理的基本概念和基础知识，理解半导体的能带结构和载流子类型。了解半导体的应用和发展趋势，培养学生对半导体物理的兴趣和热情。为后续章节的学习和实际应用提供理论支持和实践指导。学习目标和意义

半导体物理概述能带结构载流子类型输运性质章节结构预绍半导体的定义、性质、分类和应用。重点讲解半导体的能带结构，包括价带和导带的形成机制和特点。介绍半导体中的自由载流子类型，包括自由电子和空穴的特性和行为。探讨半导体中的输运现象和机制，包括电子传导和空穴传导等。

02第8章半导体物理基础

硅、锗等元素及化合物，具有导电性介于金属和绝缘体之间。半导体材料晶体结构能带结构半导体晶体具有特殊的晶体结构，如面心立方、体心立方等。半导体的能带结构由满带、导带和空带组成，其导电性能与能带结构密切相关。030201半导体基本概念

电子在半导体中的运动遵循量子力学规律，其状态可用波函数描述。量子力学描述不同能级上的电子态密度不同，决定了电子在半导体中的分布情况。电子态密度电子在不同能级间跃迁，产生光吸收和发射现象，与半导体的光学性质有关。光学吸收与发射半导体中的电子状态

半导体中存在自由电子和空穴两种载流子，分别带负电荷和正电荷。自由电子与空穴受温度、掺杂等因素影响，载流子浓度发生变化，影响半导体的导电性能。载流子浓度载流子的迁移率与电场有关，决定了半导体的电导率。电导率半导体中的载流子

03第8章半导体中的输运现象

热传导基本概念热传导是热量在物质内部由高温区域向低温区域传递的过程。在半导体中，热传导主要通过晶格振动（声子）进行。热传导机制在半导体中，热传导机制主要包括晶格振动弛豫过程和电子-声子互作用过程。晶格振动弛豫过程是晶格振动将热量传递给电子的过程，电子-声子互作用过程是电子通过与晶格振动相互作用传递热量的过程。热传导系数热传导系数是描述物质导热能力的物理量，其大小取决于物质的性质和温度。在半导体中，热传导系数通常随着温度的升高而增大。半导体中的热传导

光生电流基本概念光生电流是指当光照射在半导体材料上时，半导体内部产生电子-空穴对的现象。光生电流的大小和方向取决于入射光的波长、强度和偏振状态。光生电流机制光生电流的产生机制主要包括直接光电效应和间接光电效应。直接光电效应是指光子直接将能量传递给电子，使其从价带跃迁至导带；间接光电效应是指光子首先将能量传递给晶格振动（声子），再通过声子将能量传递给电子。光生电流的测量光生电流的测量通常采用光电导率测量技术，通过测量材料在不同光照条件下的电阻变化来推算光生电流的大小。半导体中的光生电流

热电效应是指由于温度梯度而产生电势的现象。在半导体中，热电效应主要包括塞贝克效应、皮尔兹效应和帕尔帖效应等。热电效应基本概念热电效应的产生机制主要基于电子和空穴的浓度梯度。当温度梯度存在时，电子和空穴的扩散会导致电荷积累，从而产生电势。热电效应机制热电效应在能源转换、温度测量和制冷等领域有广泛应用。例如，利用塞贝克效应可以将热能转换为电能，利用帕尔帖效应可以实现电子设备的散热等。热电效应的应用半导体中的热电效应

04第8章半导体器件物理

半导体二极管是利用半导体材料制成的电子器件，具有单向导电性。总结词半导体二极管由一个PN结和两个电极组成，其工作原理是利用PN结的单向导电性，实现电流的整流或检波。详细描述半导体二极管具有体积小、重量轻、稳定性好等优点，广泛应用于电子设备中。总结词半导体二极管的应用包括整流、检波、混频、调制、解调等，是现代电子设备中不可或缺的元件之一。详细描述半导体二极管

详细描述双极晶体管的应用包括音频信号放大、射频信号放大、数字逻辑门电路等，是现代电子设备中重要的元件之一。总结词双极晶体管是一种利用半导体材料制成的电子器件，具有电流放大作用。详细描述双极晶体管由三个区（集电极、基极、发射极）和两个结（集电极-基极结、基极-发射极结）组成，其工作原理是通过控制基极电流来放大集电极电流。总结词双极晶体管具有高放大倍数、低噪声等特点，广泛应用于信号放大、开关控制等领域。双极晶体管

总结词场效应晶体管是一种利用半导体材料制成的电子器件，通过电场效应控制电流。总结词场效应晶体管具有低噪声、低功耗、高输入阻抗等特点，广泛应用于模拟电路和数字电路中。详细描述场效应晶体管的应用包括放大器、振荡器、逻辑门电路等，是现代电子设备中重