半導(dǎo)體物理與器件第一章

半導(dǎo)體物理與器件第一章目錄半導(dǎo)體物理基礎(chǔ)半導(dǎo)體中的載流子半導(dǎo)體器件的基本原理半導(dǎo)體器件的制造工藝01半導(dǎo)體物理基礎(chǔ)總結(jié)詞半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力介于金屬和絕緣體之間，其導(dǎo)電能力受到溫度、光照、電場等多種因素的影響。詳細(xì)描述半導(dǎo)體材料在一定溫度下，受到外界能量如光、熱、電場的作用，部分價電子能夠獲得足夠的能量跳到導(dǎo)帶，形成自由電子，同時產(chǎn)生帶正電的空穴。自由電子和空穴在半導(dǎo)體中遷移，形成電流。半導(dǎo)體的定義與特性原子結(jié)構(gòu)由原子核和核外電子組成，核外電子在不同能級上運動，能級由主量子數(shù)、角量子數(shù)和磁量子數(shù)決定?？偨Y(jié)詞原子結(jié)構(gòu)由原子核和核外電子組成。原子核由質(zhì)子和中子組成，核外電子在原子核周圍的不同軌道上運動。電子在不同能級上運動，能級由主量子數(shù)n、角量子數(shù)l和磁量子數(shù)m決定。詳細(xì)描述原子結(jié)構(gòu)與能級總結(jié)詞固體晶格結(jié)構(gòu)由原子或分子的排列方式?jīng)Q定，不同的晶格結(jié)構(gòu)對半導(dǎo)體的物理和化學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生影響。詳細(xì)描述固體晶格結(jié)構(gòu)由原子或分子的排列方式?jīng)Q定，不同的晶格結(jié)構(gòu)具有不同的物理和化學(xué)性質(zhì)。常見的晶格結(jié)構(gòu)有面心立方、體心立方、密排六方等。晶格結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性對半導(dǎo)體的物理和化學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生重要影響。固體晶格結(jié)構(gòu)電子狀態(tài)與能帶理論能帶理論描述了電子在固體晶格中的狀態(tài)和運動規(guī)律，包括滿帶、導(dǎo)帶和空帶的概念?？偨Y(jié)詞能帶理論是描述固體晶格中電子狀態(tài)和運動規(guī)律的重要理論。根據(jù)能帶理論，固體晶格中的電子狀態(tài)被分為滿帶、導(dǎo)帶和空帶。滿帶中的電子是自旋相反的成對存在的，導(dǎo)帶中的電子可以自由移動，空帶則沒有電子。能帶間隙的大小決定了半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能。詳細(xì)描述02半導(dǎo)體中的載流子帶負(fù)電，是半導(dǎo)體中的主要載流子，具有高的遷移率。電子帶正電，是半導(dǎo)體中的另一種載流子，遷移率低于電子?？昭ò雽?dǎo)體中的原子或分子，可以提供或接受電子，從而形成載流子。離子實電子和空穴通過庫侖相互作用形成的束縛態(tài)。激子載流子種類與性質(zhì)單位體積內(nèi)載流子的數(shù)目，決定了半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力。載流子在電場作用下的平均漂移速度，反映了載流子的導(dǎo)電能力。載流子濃度與遷移率遷移率載流子濃度電子之間的相互作用，影響載流子遷移率。電子-電子散射電子與晶格振動之間的相互作用，影響載流子遷移率。電子-聲子散射電子與晶體中的缺陷之間的相互作用，影響載流子遷移率。電子-缺陷散射載流子相互作用與散射

載流子輸運現(xiàn)象電導(dǎo)載流子在電場作用下的運動，產(chǎn)生電流。熱導(dǎo)載流子在熱場作用下的運動，產(chǎn)生熱流。光導(dǎo)光子與載流子相互作用，產(chǎn)生光電流。03半導(dǎo)體器件的基本原理晶體管集成電路太陽能電池LED半導(dǎo)體器件的分類與特點01020304利用半導(dǎo)體材料制成的晶體管，具有體積小、重量輕、壽命長、可靠性高等優(yōu)點。將多個晶體管集成在一塊襯底上，實現(xiàn)電路功能。具有高密度、高速度、低功耗等特點。利用半導(dǎo)體材料的光電效應(yīng)，將光能轉(zhuǎn)化為電能。具有高效、環(huán)保、可再生等特點。利用半導(dǎo)體的發(fā)光效應(yīng)，制成各種顏色的發(fā)光器件。具有高效、環(huán)保、壽命長等特點。二極管的工作原理與特性工作原理二極管是由一個PN結(jié)組成的電子器件，具有單向?qū)щ娦?。正向偏置時，電流可以流入二極管；反向偏置時，電流截止。特性二極管具有正向?qū)妷汉头聪蚪刂闺妷?，正向電流隨正向電壓增大而增大，反向電流隨反向電壓增大而增大。雙極晶體管是由兩個PN結(jié)組成的電子器件，具有電流放大作用?；鶚O輸入電流的變化可以引起集電極輸出電流的放大。工作原理雙極晶體管具有電流放大系數(shù)和穿透電流等特性，可用于信號放大、開關(guān)等應(yīng)用。特性雙極晶體管的工作原理與特性工作原理場效應(yīng)晶體管是通過電場效應(yīng)控制導(dǎo)電溝道的電子器件。通過改變輸入電壓來控制輸出電流，具有放大和開關(guān)作用。特性場效應(yīng)晶體管具有輸入電阻高、噪聲低、速度快、控制能力強等特性，廣泛應(yīng)用于放大器、數(shù)字邏輯電路等應(yīng)用。場效應(yīng)晶體管的工作原理與特性04半導(dǎo)體器件的制造工藝03晶體結(jié)構(gòu)單晶材料的生長是制造半導(dǎo)體器件的關(guān)鍵步驟，需要確保晶體結(jié)構(gòu)完整無缺陷。01半導(dǎo)體材料種類硅、鍺、砷化鎵等，具有導(dǎo)電性能介于金屬與絕緣體之間的特點。02純度要求高純度材料是制造高品質(zhì)半導(dǎo)體器件的必要條件，雜質(zhì)含量需嚴(yán)格控制。半導(dǎo)體材料的選擇與制備包括晶圓制備、外延生長、氧化、擴(kuò)散、光刻、刻蝕、離子注入和金屬化等。制程分類制程目的制程特點通過一系列工藝步驟，將半導(dǎo)體材料轉(zhuǎn)化為具有特定電學(xué)性能的器件。各步驟需精確控制，對環(huán)境潔凈度要求極高，制程技術(shù)不斷更新?lián)Q代。030201半導(dǎo)體器件的制程概述外延生長、擴(kuò)散、氧化、金屬化。工藝流程正向二極管正向偏置時導(dǎo)通，反向偏置時截止；反向二極管反之。正向與反向二極管主要用于整流電路，實現(xiàn)交流電與直流電的轉(zhuǎn)換。應(yīng)用領(lǐng)域二極管制造工藝流程工作原理利用基極電流控制集電極與發(fā)射極之間的電流。應(yīng)用領(lǐng)域放大電路、開關(guān)電路等，具有高放大倍數(shù)和高速開關(guān)特性。工藝流程外延生長、光刻、擴(kuò)散、基區(qū)注入、蒸發(fā)與氣相沉積、合金化。雙極晶體管制造工藝流程工藝流程外延生