半導(dǎo)體物理復(fù)習(xí)(1)

1、半導(dǎo)體物理復(fù)習(xí)一、常見的半導(dǎo)體材料一、常見的半導(dǎo)體材料第一章第一章晶體的結(jié)構(gòu)晶體的結(jié)構(gòu)1 1）晶體和晶格：）晶體和晶格：由于構(gòu)成晶體的粒子的不同性質(zhì)，使由于構(gòu)成晶體的粒子的不同性質(zhì)，使得其空間的周期性排列也不相同；為了研究晶體的結(jié)得其空間的周期性排列也不相同；為了研究晶體的結(jié)構(gòu)，構(gòu)，將構(gòu)成晶體的粒子抽象為一個點將構(gòu)成晶體的粒子抽象為一個點，這樣得到的空，這樣得到的空間點陣成為間點陣成為晶格晶格。2 2）晶體結(jié)構(gòu)與原子結(jié)合的形式有關(guān)晶體結(jié)構(gòu)與原子結(jié)合的形式有關(guān) 晶體結(jié)合的基本形式：共價結(jié)合、離子結(jié)合、金屬結(jié)晶體結(jié)合的基本形式：共價結(jié)合、離子結(jié)合、金屬結(jié)合、范德瓦耳斯結(jié)合合、范德瓦耳斯結(jié)合 半導(dǎo)體

2、的晶體結(jié)構(gòu)：主要有半導(dǎo)體的晶體結(jié)構(gòu)：主要有 金剛石結(jié)構(gòu)金剛石結(jié)構(gòu)（ GeGe、SiSi） 閃鋅礦結(jié)構(gòu)閃鋅礦結(jié)構(gòu)（GaAsGaAs等等III-VIII-V族和族和CdTeCdTe等等II-VIII-VI族化合物族化合物） 纖鋅礦結(jié)構(gòu)纖鋅礦結(jié)構(gòu)（部分（部分III-VIII-V族和族和II-VIII-VI族化合物族化合物) )晶格晶格 在點陣中把所有格點連接起來所構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)在點陣中把所有格點連接起來所構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)空間點陣晶體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以概括為是由一些相同的結(jié)點在空空間點陣晶體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以概括為是由一些相同的結(jié)點在空間有規(guī)則地作周期性的無限分布，結(jié)點的空間集合稱為點陣。間有規(guī)則地作周期性的無限分布，結(jié)點

3、的空間集合稱為點陣。 結(jié)點結(jié)點(格點格點) 構(gòu)成晶體空間結(jié)構(gòu)的質(zhì)點的重心構(gòu)成晶體空間結(jié)構(gòu)的質(zhì)點的重心NaClNaCl的晶體結(jié)構(gòu)的晶體結(jié)構(gòu)結(jié)點示意圖結(jié)點示意圖晶體結(jié)構(gòu)晶體結(jié)構(gòu) = = 點陣點陣 + + 結(jié)構(gòu)基元結(jié)構(gòu)基元 晶體結(jié)構(gòu)的拓?fù)涿枋鼍w結(jié)構(gòu)的拓?fù)涿枋鯯iSi、GeGe和和GaAsGaAs的能帶結(jié)構(gòu)的能帶結(jié)構(gòu)間接帶隙半導(dǎo)體間接帶隙半導(dǎo)體帶隙半導(dǎo)體帶隙半導(dǎo)體二、基本概念二、基本概念1. 能帶，允帶，禁帶，能帶，允帶，禁帶，K空間的能帶圖空間的能帶圖能帶能帶: 在晶體中可以容納電子的一系列能級在晶體中可以容納電子的一系列能級允帶：允帶：分裂的每一個能帶都稱為允帶。分裂的每一個能帶都稱為允帶。禁帶

4、：禁帶：晶體中不可以容納電子的一系列能級晶體中不可以容納電子的一系列能級K空間的能帶圖：空間的能帶圖：晶體中的電子能量隨電子波矢晶體中的電子能量隨電子波矢k的變化曲線，即的變化曲線，即E（K）關(guān)系。）關(guān)系。（1）越靠近內(nèi)殼層的）越靠近內(nèi)殼層的電子，共有化運動弱，電子，共有化運動弱，能帶窄。能帶窄。（2）各分裂能級間能）各分裂能級間能量相差小，看作準(zhǔn)連續(xù)量相差小，看作準(zhǔn)連續(xù)（3）有些能帶被電子）有些能帶被電子占滿（滿帶），有些被占滿（滿帶），有些被部分占滿（半滿帶），部分占滿（半滿帶），未被電子占據(jù)的是空帶。未被電子占據(jù)的是空帶。 原子能級原子能級 能帶能帶2、半導(dǎo)體的導(dǎo)帶，價帶和禁帶寬度、半導(dǎo)

5、體的導(dǎo)帶，價帶和禁帶寬度價帶：價帶：0K條件下被電子填充的能量最高的能帶條件下被電子填充的能量最高的能帶導(dǎo)帶：導(dǎo)帶： 0K條件下未被電子填充的能量最低的能帶條件下未被電子填充的能量最低的能帶禁帶：禁帶：導(dǎo)帶底與價帶頂之間能帶導(dǎo)帶底與價帶頂之間能帶禁帶寬度禁帶寬度：導(dǎo)帶底與價帶頂之間的能量差：導(dǎo)帶底與價帶頂之間的能量差3 3、電子和空穴的、電子和空穴的有效質(zhì)量有效質(zhì)量m m* * 半導(dǎo)體中的載流子的行為可以等效為自由粒子，半導(dǎo)體中的載流子的行為可以等效為自由粒子，但與真空中的自由粒子不同，是考慮了晶格作用但與真空中的自由粒子不同，是考慮了晶格作用后的等效粒子。后的等效粒子。 有效質(zhì)量可正、可負(fù)，

6、取決于與晶格的作用有效質(zhì)量可正、可負(fù)，取決于與晶格的作用 如果把在晶體的周期勢場作用下運動的電子，等如果把在晶體的周期勢場作用下運動的電子，等效看成一個自由運動的準(zhǔn)粒子，則該準(zhǔn)粒子的等效看成一個自由運動的準(zhǔn)粒子，則該準(zhǔn)粒子的等效質(zhì)量稱為有效質(zhì)量，一般由效質(zhì)量稱為有效質(zhì)量，一般由E-kE-k關(guān)系給出，可正、關(guān)系給出，可正、可負(fù)，可負(fù)，電子正，空穴負(fù)。電子正，空穴負(fù)。有效質(zhì)量概括了晶體勢場對電子運動的影響有效質(zhì)量概括了晶體勢場對電子運動的影響0k222ndkEdh1m1有效質(zhì)量：有效質(zhì)量： 4.空穴：空穴：空穴是幾乎被電子填滿的能帶中未被電子占據(jù)的空穴是幾乎被電子填滿的能帶中未被電子占據(jù)的少數(shù)空的

7、量子態(tài)，這少量的空穴總是處于能帶頂附近。是少數(shù)空的量子態(tài)，這少量的空穴總是處于能帶頂附近。是價電子脫離原子束縛后形成的電子空位，對應(yīng)于價帶頂?shù)膬r電子脫離原子束縛后形成的電子空位，對應(yīng)于價帶頂?shù)碾娮涌瘴?。把半?dǎo)體中的空穴看成一個帶有電荷為電子空位。把半導(dǎo)體中的空穴看成一個帶有電荷為+q，并，并以該空狀態(tài)相應(yīng)的電子速度以該空狀態(tài)相應(yīng)的電子速度v(k)運動的粒子，它具有正的運動的粒子，它具有正的有效質(zhì)量，價帶中大量電子的導(dǎo)電作用可以用少數(shù)空穴的有效質(zhì)量，價帶中大量電子的導(dǎo)電作用可以用少數(shù)空穴的導(dǎo)電作用來描寫。導(dǎo)電作用來描寫。 5.直接帶隙半導(dǎo)體和間接帶隙半導(dǎo)體直接帶隙半導(dǎo)體和間接帶隙半導(dǎo)體 直接帶隙

8、半導(dǎo)體：直接帶隙半導(dǎo)體：導(dǎo)帶低和價帶頂對應(yīng)的電子波矢相同導(dǎo)帶低和價帶頂對應(yīng)的電子波矢相同 間接帶隙半導(dǎo)體：間接帶隙半導(dǎo)體：導(dǎo)帶低和價帶頂對應(yīng)的電子波矢不相同導(dǎo)帶低和價帶頂對應(yīng)的電子波矢不相同二二. 基本公式基本公式222*dkEdhm dkdEh1dkFdt有效質(zhì)量有效質(zhì)量速度：速度：2 /( )aTv k第二章 基本概念基本概念 1.施主雜質(zhì)，施主能級，施主雜質(zhì)電離能施主雜質(zhì)，施主能級，施主雜質(zhì)電離能 施主雜質(zhì)：施主雜質(zhì)：能夠施放能夠施放電子電子而在導(dǎo)帶中產(chǎn)生電子并形成正而在導(dǎo)帶中產(chǎn)生電子并形成正電中心的雜質(zhì)，稱為電中心的雜質(zhì)，稱為施主雜質(zhì)施主雜質(zhì)，摻有施主雜質(zhì)的半導(dǎo)體，摻有施主雜質(zhì)的半導(dǎo)體

9、叫叫N型半導(dǎo)體。型半導(dǎo)體。 施主能級施主能級被施主雜質(zhì)束縛的電子的能量狀態(tài)稱為施主能級ED，施主能級位于離導(dǎo)帶低很近的禁帶中。 施主雜質(zhì)電離能：施主雜質(zhì)電離能：導(dǎo)帶底EC與施主能級ED的能量之差ED=EC-ED就是施主雜質(zhì)的電離能。施主雜質(zhì)未電離時是施主雜質(zhì)未電離時是中性的，電離后成為正電中心。中性的，電離后成為正電中心。 2.受主雜質(zhì)，受主能級，受主雜質(zhì)電離能受主雜質(zhì)，受主能級，受主雜質(zhì)電離能 受主雜質(zhì)：受主雜質(zhì)：能夠能夠接受電子而在價帶中產(chǎn)生空穴，并形能夠能夠接受電子而在價帶中產(chǎn)生空穴，并形成負(fù)電中心的雜質(zhì)，稱為成負(fù)電中心的雜質(zhì)，稱為受主雜質(zhì)受主雜質(zhì)，摻有受主雜質(zhì)的半導(dǎo)，摻有受主雜質(zhì)的半導(dǎo)

10、體叫體叫P型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體。 受主能級：受主能級：被受主雜質(zhì)束縛的空穴的能量狀態(tài)稱為受主能被受主雜質(zhì)束縛的空穴的能量狀態(tài)稱為受主能級級EA，受主能級位于離價帶低很近的禁帶中。，受主能級位于離價帶低很近的禁帶中。 受主雜質(zhì)電離能受主雜質(zhì)電離能：價帶頂價帶頂EV與受主能級與受主能級EA的能量之差的能量之差 EA=EV-EA就是就是受受主雜質(zhì)的電離能。主雜質(zhì)的電離能。受主雜質(zhì)未電離時是受主雜質(zhì)未電離時是中性的，電離后成為負(fù)電中心中性的，電離后成為負(fù)電中心施主能級施主能級受主能級受主能級EDEA 3.本征半導(dǎo)體，雜質(zhì)半導(dǎo)體，雜質(zhì)補償半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體，雜質(zhì)半導(dǎo)體，雜質(zhì)補償半導(dǎo)體 本征半導(dǎo)體：本征半導(dǎo)體：

11、沒有雜質(zhì)原子且晶體中無晶格缺陷沒有雜質(zhì)原子且晶體中無晶格缺陷的純凈半導(dǎo)體的純凈半導(dǎo)體 雜質(zhì)半導(dǎo)體：雜質(zhì)半導(dǎo)體：摻有施主雜質(zhì)的摻有施主雜質(zhì)的N型半導(dǎo)體或摻有型半導(dǎo)體或摻有受主雜質(zhì)的受主雜質(zhì)的p型半導(dǎo)體都叫雜質(zhì)半導(dǎo)體型半導(dǎo)體都叫雜質(zhì)半導(dǎo)體 雜質(zhì)補償半導(dǎo)體：雜質(zhì)補償半導(dǎo)體：同一半導(dǎo)體區(qū)域內(nèi)既含有施主同一半導(dǎo)體區(qū)域內(nèi)既含有施主雜質(zhì)又含有受主雜質(zhì)的半導(dǎo)體雜質(zhì)又含有受主雜質(zhì)的半導(dǎo)體雜質(zhì)的補償原理雜質(zhì)的補償原理-pn-pn結(jié)實現(xiàn)原理結(jié)實現(xiàn)原理（a a）N ND DNNA A當(dāng)同一塊半導(dǎo)體中同時存在施主雜質(zhì)和受主雜質(zhì)時，這種兩當(dāng)同一塊半導(dǎo)體中同時存在施主雜質(zhì)和受主雜質(zhì)時，這種兩種不同類型的雜質(zhì)有相互抵償?shù)淖饔?/p>

12、，稱為雜質(zhì)補償作用。種不同類型的雜質(zhì)有相互抵償?shù)淖饔茫Q為雜質(zhì)補償作用。補償后半導(dǎo)體中的凈雜質(zhì)濃度為有效雜質(zhì)濃度，只有有效的補償后半導(dǎo)體中的凈雜質(zhì)濃度為有效雜質(zhì)濃度，只有有效的雜質(zhì)濃度才能有效地提供載流子濃度。雜質(zhì)濃度才能有效地提供載流子濃度。（b b）N ND D N 0kT0k，若若E= EE= EF F ， 則則f(E) =1/2 f(E) =1/2 ；若若E EE1/2 f(E) 1/2 ；若若E EE EF F ， 則則f(E) 1/2 f(E) 空穴遷移率空穴遷移率 GaAs Ge Si-平均自由時間，即相鄰兩次碰撞之間的平均時間。平均自由時間，即相鄰兩次碰撞之間的平均時間。其影響

13、因素與散射模式相關(guān)其影響因素與散射模式相關(guān)電離雜質(zhì)散射電離雜質(zhì)散射晶格散射晶格散射半導(dǎo)體中有電子和空穴兩種載流子，電場作用下的半導(dǎo)體中有電子和空穴兩種載流子，電場作用下的電流密度電流密度得到電導(dǎo)率與遷移率的關(guān)系式得到電導(dǎo)率與遷移率的關(guān)系式一般情形，半導(dǎo)體電子和空穴的遷移率在同一數(shù)量級，一般情形，半導(dǎo)體電子和空穴的遷移率在同一數(shù)量級，因此，其電導(dǎo)率主要由多數(shù)載流子決定。因此，其電導(dǎo)率主要由多數(shù)載流子決定。)/(1pnnqnq第五章第五章 非平衡載流子非平衡載流子一、基本概念一、基本概念0nnn1。過剩電子，過?？昭?，過剩載流子（非平衡載流子），非。過剩電子，過?？昭?，過剩載流子（非平衡載流子），

14、非平衡載流子的壽命？平衡載流子的壽命？ 過剩電子：導(dǎo)帶中超出熱平衡狀態(tài)濃度的電子濃度過剩電子：導(dǎo)帶中超出熱平衡狀態(tài)濃度的電子濃度過?？昭ǎ簝r帶中超出熱平衡狀態(tài)濃度的空穴濃度過?？昭ǎ簝r帶中超出熱平衡狀態(tài)濃度的空穴濃度過剩載流子：過剩電子和空穴的總稱過剩載流子：過剩電子和空穴的總稱過剩少子在復(fù)合前存在的平均時間。過剩少子在復(fù)合前存在的平均時間。2。小注入和大注入。小注入和大注入小注入：過剩載流子的濃度遠(yuǎn)小于熱平衡多子濃度的情況小注入：過剩載流子的濃度遠(yuǎn)小于熱平衡多子濃度的情況大注入：過剩載流子的濃度接近或大于熱平衡多子濃度的情況大注入：過剩載流子的濃度接近或大于熱平衡多子濃度的情況 0ppp3.

15、什么是準(zhǔn)費米能級？什么是準(zhǔn)費米能級？ 在非平衡狀態(tài)下，由于導(dǎo)帶和價帶在總體上處于非在非平衡狀態(tài)下，由于導(dǎo)帶和價帶在總體上處于非平衡，因此就不能用統(tǒng)一的費米能級來描述導(dǎo)帶中平衡，因此就不能用統(tǒng)一的費米能級來描述導(dǎo)帶中的電子和價帶中的空穴按能量的分布問題。但由于的電子和價帶中的空穴按能量的分布問題。但由于導(dǎo)帶中的電子和價帶中的空穴按能量在各自的能帶導(dǎo)帶中的電子和價帶中的空穴按能量在各自的能帶中處于準(zhǔn)平衡分布，可以有各自的費米能級中處于準(zhǔn)平衡分布，可以有各自的費米能級 稱為準(zhǔn)費米能級，準(zhǔn)費米能級分離的程度，即稱為準(zhǔn)費米能級，準(zhǔn)費米能級分離的程度，即 的大小，反映了與平衡態(tài)分離的程度的大小，反映了與平

16、衡態(tài)分離的程度pFnFEEpFnFEE 和4. 解釋載流子的產(chǎn)生和復(fù)合，直接復(fù)合，間接復(fù)合，復(fù)合率解釋載流子的產(chǎn)生和復(fù)合，直接復(fù)合，間接復(fù)合，復(fù)合率 產(chǎn)產(chǎn) 生生：電子和空穴被形成的過程，如電子從價帶躍遷到導(dǎo)：電子和空穴被形成的過程，如電子從價帶躍遷到導(dǎo) 帶，或帶，或 電子從雜質(zhì)能級躍遷到導(dǎo)帶的過程或空穴從電子從雜質(zhì)能級躍遷到導(dǎo)帶的過程或空穴從 雜質(zhì)能級躍遷到價帶的過程雜質(zhì)能級躍遷到價帶的過程 復(fù)復(fù) 合合：電子和空穴被湮滅或消失的過程：電子和空穴被湮滅或消失的過程 直接復(fù)合直接復(fù)合：導(dǎo)帶電子和價帶空穴的直接湮滅過程，能帶到能：導(dǎo)帶電子和價帶空穴的直接湮滅過程，能帶到能 帶的復(fù)合。帶的復(fù)合。 間接

17、復(fù)合間接復(fù)合：電子和空穴通過禁帶中的復(fù)合中心的復(fù)合：電子和空穴通過禁帶中的復(fù)合中心的復(fù)合 復(fù)合率復(fù)合率：單位時間單位體積內(nèi)復(fù)合的電子：單位時間單位體積內(nèi)復(fù)合的電子-空穴對數(shù)?？昭▽?shù)。5 .什么是載流子的擴散運動？寫出電子和空穴什么是載流子的擴散運動？寫出電子和空穴的擴散電流密度方程的擴散電流密度方程 當(dāng)半導(dǎo)體內(nèi)部的載流子存在濃度梯度時，引當(dāng)半導(dǎo)體內(nèi)部的載流子存在濃度梯度時，引起載流子由濃度高的地方向濃度低的地方擴起載流子由濃度高的地方向濃度低的地方擴散，擴散運動是載流子的有規(guī)則運動。散，擴散運動是載流子的有規(guī)則運動。電子擴散電流：電子擴散電流：dxdnqDJndiffn,空穴擴散電流：空穴擴

18、散電流：dxdpqDJpdiffp,二、基本公式二、基本公式1. 漂移電流密度公式：EpqJEnqJppnn2.擴散電流密度公式dxdnqDJndiffn,dxdpqDJpdiffp,3.愛因斯坦關(guān)系愛因斯坦關(guān)系:qkTD （4）過剩載流子（非平衡載流子）過剩載流子（非平衡載流子）q由于受外界因素如光、電的作用，半導(dǎo)體中載流子由于受外界因素如光、電的作用，半導(dǎo)體中載流子的分布偏離了平衡態(tài)分布，稱這些偏離平衡分布的的分布偏離了平衡態(tài)分布，稱這些偏離平衡分布的載流子為過剩載流子。載流子為過剩載流子。q準(zhǔn)費米能級準(zhǔn)費米能級 當(dāng)半導(dǎo)體的平衡被破壞，經(jīng)常出現(xiàn)平衡有不平衡的局面，即當(dāng)半導(dǎo)體的平衡被破壞，經(jīng)

19、常出現(xiàn)平衡有不平衡的局面，即分別就導(dǎo)帶和價帶電子來說，它們各自基本上處于平衡狀分別就導(dǎo)帶和價帶電子來說，它們各自基本上處于平衡狀態(tài)，當(dāng)導(dǎo)帶和價帶之間又是不平衡的，表現(xiàn)在它們各自的態(tài)，當(dāng)導(dǎo)帶和價帶之間又是不平衡的，表現(xiàn)在它們各自的費米能級互不重合。在這種準(zhǔn)平衡情況下，稱各個局部的費米能級互不重合。在這種準(zhǔn)平衡情況下，稱各個局部的費米能級為費米能級為“準(zhǔn)費米能級準(zhǔn)費米能級”。q非平衡電子、空穴濃度分別為非平衡電子、空穴濃度分別為kTEEiinFennkTEEipFienp（4）.載流子的濃度載流子的濃度TkEEiiFnenn00)exp(00TkEENnFCc)exp(00TkEENpVFvTkE

20、EiFpienp00200inpn平衡態(tài)非平衡態(tài)TkEEiFpFnenpn0200q產(chǎn)生與復(fù)合是過剩載流子運動的主要形式產(chǎn)生與復(fù)合是過剩載流子運動的主要形式q在簡單的情況下，過剩載流子隨時間按指數(shù)規(guī)律在簡單的情況下，過剩載流子隨時間按指數(shù)規(guī)律衰減：衰減：tenn0)(非平衡載流子的壽命非平衡載流子的壽命 壽命壽命- 非平衡載流子的平均生存時間非平衡載流子的平均生存時間 壽命取決于載流子復(fù)合模式壽命取決于載流子復(fù)合模式直接復(fù)合直接復(fù)合間接復(fù)合間接復(fù)合直接復(fù)合直接復(fù)合間接復(fù)合間接復(fù)合)(100pnrpr1小注入：小注入：大注入：大注入：rNptp1如：小注入下強如：小注入下強n型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體Nt

21、:復(fù)合中心濃度復(fù)合中心濃度rp:空穴復(fù)合幾率空穴復(fù)合幾率半導(dǎo)體中雜質(zhì)、缺陷的主要作用：半導(dǎo)體中雜質(zhì)、缺陷的主要作用：(1)(1)、 起施主或受主作用起施主或受主作用-(2)(2)、 復(fù)合中心作用復(fù)合中心作用-(3)(3)、陷阱效應(yīng)作用、陷阱效應(yīng)作用-引起半導(dǎo)體特性弛豫引起半導(dǎo)體特性弛豫淺雜質(zhì)能級淺雜質(zhì)能級深雜質(zhì)能級、晶格缺陷深雜質(zhì)能級、晶格缺陷決定半導(dǎo)體導(dǎo)電類決定半導(dǎo)體導(dǎo)電類型和電阻率型和電阻率決定非平衡載流子壽命決定非平衡載流子壽命陷阱中心陷阱中心n當(dāng)半導(dǎo)體中存在載流子濃度梯度時，將發(fā)生載流子當(dāng)半導(dǎo)體中存在載流子濃度梯度時，將發(fā)生載流子的擴散運動，滿足擴散方程，并形成擴散電流。的擴散運動，滿

22、足擴散方程，并形成擴散電流。n在一維分布情形下，載流子的擴散密度為：在一維分布情形下，載流子的擴散密度為： 擴散流密度擴散流密度 負(fù)號反映擴散流總是從高濃度向低濃度流動。負(fù)號反映擴散流總是從高濃度向低濃度流動。n電子擴散電流：電子擴散電流： 空穴擴散電流：空穴擴散電流：載流子的擴散運動載流子的擴散運動dxdND dxxdnqDjndiffn0, dxxdpqDjpdiffp0,愛因斯坦關(guān)系愛因斯坦關(guān)系n在平衡條件下，利用電流方程，可導(dǎo)出在平衡條件下，利用電流方程，可導(dǎo)出 愛因斯坦關(guān)系愛因斯坦關(guān)系n這是半導(dǎo)體中重要的基本關(guān)系式之一，反映了漂這是半導(dǎo)體中重要的基本關(guān)系式之一，反映了漂移和擴散運動的

23、內(nèi)在聯(lián)系移和擴散運動的內(nèi)在聯(lián)系qkTD n當(dāng)同時存在電場和載流子濃度梯度時，載流子邊漂當(dāng)同時存在電場和載流子濃度梯度時，載流子邊漂移邊擴散。移邊擴散。n如果在半導(dǎo)體一面穩(wěn)定地注入非平衡載流子，它們?nèi)绻诎雽?dǎo)體一面穩(wěn)定地注入非平衡載流子，它們將一邊擴散一邊復(fù)合，形成一個有高濃度到低濃度將一邊擴散一邊復(fù)合，形成一個有高濃度到低濃度的分布的分布N N（x x）：）：n非平衡載流子的擴散長度非平衡載流子的擴散長度L L：非平衡載流子在被復(fù)：非平衡載流子在被復(fù)合前擴散的平均距離。合前擴散的平均距離。LxeNxN/0)(輻射躍遷和光吸收輻射躍遷和光吸收 在固體中，光子和電子在固體中，光子和電子之間的相互作

24、用有三種之間的相互作用有三種基本過程：吸收、自發(fā)基本過程：吸收、自發(fā)發(fā)射和受激發(fā)射。發(fā)射和受激發(fā)射。兩個能級之間的三種基本躍遷過程兩個能級之間的三種基本躍遷過程(a) 吸收吸收 (b) 自發(fā)發(fā)射自發(fā)發(fā)射 (c) 受激發(fā)射受激發(fā)射十、半導(dǎo)體中的光電特性十、半導(dǎo)體中的光電特性電光效應(yīng)和電光效應(yīng)和光電效應(yīng)光電效應(yīng)pnpn結(jié)注入式場致發(fā)光原理結(jié)注入式場致發(fā)光原理n半導(dǎo)體發(fā)光包括激發(fā)過程和復(fù)合過程。這兩個半導(dǎo)體發(fā)光包括激發(fā)過程和復(fù)合過程。這兩個過程銜接，是發(fā)光必不可少的兩個環(huán)節(jié)。過程銜接，是發(fā)光必不可少的兩個環(huán)節(jié)。n在在pnpn結(jié)上施加正偏壓，產(chǎn)生注入效應(yīng)，使結(jié)區(qū)結(jié)上施加正偏壓，產(chǎn)生注入效應(yīng)，使結(jié)區(qū)及其

25、左右兩邊各一個少子擴散長度范圍內(nèi)的少及其左右兩邊各一個少子擴散長度范圍內(nèi)的少子濃度超過其熱平衡少子濃度。超過部分就是子濃度超過其熱平衡少子濃度。超過部分就是由電能激發(fā)產(chǎn)生的處于不穩(wěn)定高能態(tài)的非平衡由電能激發(fā)產(chǎn)生的處于不穩(wěn)定高能態(tài)的非平衡載流子，它們必須通過第二過程：復(fù)合，達(dá)到載流子，它們必須通過第二過程：復(fù)合，達(dá)到恒定正向注入下新穩(wěn)態(tài)。恒定正向注入下新穩(wěn)態(tài)。電光效應(yīng)電光效應(yīng)n復(fù)合分為輻射復(fù)合和非輻射復(fù)合。輻射復(fù)合過程復(fù)合分為輻射復(fù)合和非輻射復(fù)合。輻射復(fù)合過程中，自由電子和空穴具有的能量將變成光而自然中，自由電子和空穴具有的能量將變成光而自然放出。非輻射復(fù)合過程中，釋放的能量將轉(zhuǎn)變?yōu)榉懦?。非輻?/p>

26、復(fù)合過程中，釋放的能量將轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌问降哪?，如熱能。因此，為提高發(fā)光效率其它形式的能，如熱能。因此，為提高發(fā)光效率應(yīng)盡量避免非輻射復(fù)合。應(yīng)盡量避免非輻射復(fù)合。n輻射復(fù)合的幾條途徑是：帶輻射復(fù)合的幾條途徑是：帶- -帶復(fù)合、淺施主帶復(fù)合、淺施主- -價價帶或?qū)Щ驅(qū)? -淺受主間復(fù)合、施淺受主間復(fù)合、施- -受主之間復(fù)合、通受主之間復(fù)合、通過深能級復(fù)合等。過深能級復(fù)合等。內(nèi)光電效應(yīng)內(nèi)光電效應(yīng) 受光照物體電導(dǎo)率發(fā)生變化或產(chǎn)生光電動受光照物體電導(dǎo)率發(fā)生變化或產(chǎn)生光電動勢的現(xiàn)象稱為內(nèi)光電效應(yīng)。勢的現(xiàn)象稱為內(nèi)光電效應(yīng)。 (1) (1) 光電導(dǎo)效應(yīng)光電導(dǎo)效應(yīng) 在光線作用下，電子吸收光子能量從鍵在光線作用下，電子吸收光子能量從鍵合狀態(tài)過渡到自由狀態(tài)而引起材料電阻率的變化，合狀態(tài)過渡到自由狀態(tài)而引起材料電阻率的變化，此現(xiàn)象稱為光電導(dǎo)效應(yīng)。此現(xiàn)象稱為光電導(dǎo)效應(yīng)。光電導(dǎo)可分為：本征光電