《微電子學(xué)概論》B半導(dǎo)體及其基本特性

半導(dǎo)體及其基本特性固體材料：超導(dǎo)體:大于106(cm)-1

導(dǎo)體:106~104(cm)-1

半導(dǎo)體:104~10-10(cm)-1

絕緣體:小于10-10(cm)-1？什么是半導(dǎo)體從導(dǎo)電特性和機制來分：不同電阻特性不同輸運機制1.半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)原子結(jié)合形式：共價鍵形成的晶體結(jié)構(gòu)：構(gòu)成一個正四面體，具有金剛石晶體結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體的結(jié)合和晶體結(jié)構(gòu)金剛石結(jié)構(gòu)

半導(dǎo)體有元素半導(dǎo)體，如：Si、Ge

化合物半導(dǎo)體，如：GaAs、InP、ZnS2.半導(dǎo)體中的載流子：能夠?qū)щ姷淖杂闪Ｗ颖菊靼雽?dǎo)體：n=p=ni電子：Electron，帶負電的導(dǎo)電載流子，是價電子脫離原子束縛后形成的自由電子，對應(yīng)于導(dǎo)帶中占據(jù)的電子空穴：Hole，帶正電的導(dǎo)電載流子，是價電子脫離原子束縛后形成的電子空位，對應(yīng)于價帶中的電子空位3.半導(dǎo)體的能帶

(價帶、導(dǎo)帶和帶隙)量子態(tài)和能級固體的能帶結(jié)構(gòu)

原子能級能帶共價鍵固體中價電子的量子態(tài)和能級共價鍵固體：成鍵態(tài)、反鍵態(tài)

原子能級

反成鍵態(tài)

成鍵態(tài)價帶：0K條件下被電子填充的能量最高的能帶導(dǎo)帶：0K條件下未被電子填充的能量最低的能帶禁帶：導(dǎo)帶底與價帶頂之間能帶帶隙：導(dǎo)帶底與價帶頂之間的能量差半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)導(dǎo)帶價帶Eg半導(dǎo)體中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，考慮了晶格作用后的等效粒子有效質(zhì)量可正、可負，取決于與晶格的作用電子和空穴的有效質(zhì)量m*4.半導(dǎo)體的摻雜BAs

受主摻雜

施主摻雜施主和受主濃度：ND、NA施主：Donor，摻入半導(dǎo)體的雜質(zhì)原子向半導(dǎo)體中提供導(dǎo)電的電子，并成為帶正電的離子。如

Si中摻的P和As受主：Acceptor，摻入半導(dǎo)體的雜質(zhì)原子向半導(dǎo)體中提供導(dǎo)電的空穴，并成為帶負電的離子。如

Si中摻的B施主能級受主能級雜質(zhì)能級：雜質(zhì)可以使電子在其周圍運動形成量子態(tài)本征載流子濃度：n=p=ninp=ni2

ni與禁帶寬度和溫度有關(guān)5.本征載流子本征半導(dǎo)體：沒有摻雜的半導(dǎo)體本征載流子：本征半導(dǎo)體中的載流子載流子濃度

電子濃度n,

空穴濃度p6.非本征半導(dǎo)體的載流子在非本征情形:

熱平衡時:N型半導(dǎo)體：n大于pP型半導(dǎo)體：p大于n多子：多數(shù)載流子

n型半導(dǎo)體：電子

p型半導(dǎo)體：空穴少子：少數(shù)載流子

n型半導(dǎo)體：空穴

p型半導(dǎo)體：電子7.電中性條件:正負電荷之和為0p+Nd–n–Na=0施主和受主可以相互補償p=n+Na–Ndn=p+Nd–Nan型半導(dǎo)體：電子nNd

空穴pni2/Ndp型半導(dǎo)體：空穴pNa

電子nni2/Na8.過剩載流子

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載流子為過剩載流子公式不成立載流子的產(chǎn)生和復(fù)合：電子和空穴增加和消失的過程電子空穴對：電子和空穴成對產(chǎn)生或復(fù)合9.載流子的輸運漂移電流遷移率電阻率單位電場作用下載流子獲得平均速度反映了載流子在電場作用下輸運能力

載流子的漂移運動：載流子在電場作用下的運動

引入遷移率的概念

影響遷移率的因素影響遷展移率的黃因素：有效質(zhì)位量平均弛豫恐時間（散忌射〕體現(xiàn)在拐：溫度碑和摻雜濃度半導(dǎo)體哲中載流笑子的散擦射機制河：晶格散板射（嫂熱運當動蹤蝶引起所）電離雜質(zhì)閣散射擴散電激流電子擴息散電流視：空穴擴散棉電流：愛因斯劣坦關(guān)系:載流子的貧擴散運動默：載流子闊在化學(xué)仇勢作用幻玉下運動過剩載掘流子的獄擴散和僻復(fù)合過剩載流響子的復(fù)合鄭機制：直接復(fù)桿合、間發(fā)接復(fù)合培、表面復(fù)莖合、俄舅歇復(fù)合過剩載宇流子的盤擴散過執(zhí)程擴散長度Ln和Lp:L扯=(D)1/2描述半導(dǎo)與體器件工殲作的基本陜方程泊松方掠程高斯定類律描述半導(dǎo)勝體中靜電涉勢的變化班規(guī)律靜電勢廟由本征逝費米能傾級Ei的變化即決定能帶向藝下彎，靜電勢公增加方程的形式1方程的形式2電荷密度(x)可動的－載流子（n,p)固定的－電離的施主、受主特例：均勻Si中，無外虎加偏壓時仔，方程RHS＝0，靜電勢刑為常數(shù)電流連石續(xù)方程可動載熟流子的捆守恒熱平衡時濃：產(chǎn)生率敘＝復(fù)合冊率np=捐ni2電子：空穴電流密度績方程載流子掌的輸運吸方程在漂移弓－擴散滑模型中擴散項漂移項方程形式1愛因斯坦關(guān)系波耳茲曼關(guān)系方程形式2電子和空么穴的準費雖米勢：費米勢重鑒點半導(dǎo)體集、N型半導(dǎo)體診、P型半導(dǎo)青體、本醬征半導(dǎo)菌體、非巷本征半巨導(dǎo)體載流子、仿電子、空糾穴、平衡魯載流子、湖非平衡載捉流子、過某剩載流子能帶、導(dǎo)念帶、價帶銅、禁帶摻雜、施丈主、受主輸運、排漂移、院擴散、爛產(chǎn)生、扮復(fù)合作礎(chǔ)業(yè)載流子的辱輸運有哪目些模式，嫩對這些輸恰運模式進尋行簡單的江描述設(shè)計一夫個實驗?zāi)Γ菏紫热珜⒁粔K竭本征半循導(dǎo)體變片成N型半導(dǎo)殲體，然紅后再設(shè)些法使它害變成P型半導(dǎo)托體。第一次作必業(yè)列舉出你鴨見到的、孔想到的不哀同類型的腿集成電路梯及其主要倒作用用你自己陣的話解釋宴微電子學(xué)諸、集成電恨路的概念第二次母作業(yè)簡單敘述俊微電子學(xué)鍋對人類社龍會的作用謝謝觀瘋看/歡迎下載BYF漫AITH流IM億EAN幕AVI燒SION裹OF猴GOOD兄ONE亦CHE象RISH貴ESA墾NDT偶HEE屋