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第一章半导体物理基础

1.主要半导体材料的晶体结构。

简单立方(P/Mn)、体心立方(Na/W)、面心立方(Al/Au)

金刚石结构：属立方晶系，由两个面心立方子晶格相互嵌套而成。SiGe

闪锌矿结构（立方密堆积），两种元素，GaAs,GaP等主要是共价键

纤锌矿结构（六方密堆积），CdS,ZnS

闪锌矿和纤锌矿结构的异同点

共同点：每个原子均处于另一种原子构成的四面体中心，配种原子构成的四面体中心，配位数4

不同点：闪锌矿的次近邻，上下彼此错开60，而纤锌矿上下相对

2.金属、半导体和绝缘体能带特点。

1）绝缘体

价电子与近邻原子形成强键，很难打破，没有电子参与导电。能带图上表现为大的禁带宽度，价带内能级被填满，

导带空着，热能或外场不能把价带顶电子激发到导带。

2）半导体

近邻原子形成的键结合强度适中，热振动使一些键破裂，产生电子和空穴。能带图上表现为禁带宽度较小，价带内

的能级被填满，一部分电子能够从价带跃迁到导带，在价带留下空穴。外加电场，导带电子和价带空穴都将获得动

能，参与导电。

3）导体

导带或者被部分填充，或者与价带重叠。很容易产生电流

3.Ge,Si，GaAs能带结构示意图及主要特点。

1）直接、间接禁带半导体，导带底，价带顶所对应的k是否在一条竖直线上

2）导带底电子有效质量为正，带顶有效质量为负

3）有效质量与能带的曲率成反比，导带的曲率大于价带，因此电子的有效质量大；轻空穴带的曲率大，对应的有效

质量小

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4.本征半导体的载流子浓度，本征费米能级。

5.非本征半导体载流子浓度和费米能级。

100K载流子主要由杂质电离提供杂质部分电离区(凝固区)。

100~500K，杂质渐渐全部电离，在很大温度范围内本征激发的载流子数目小于杂质浓度，载流子主要由掺杂浓度决

定。饱和电离区。

500K，本征激发的载流子浓度大于掺杂浓度，载流子主要由本征激

发决定。本征区。

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6.Hall效应，Hall迁移率。

当电流垂直于外磁场通过导体时，载流子发生偏转，垂直于电流和磁场的方向会产生一附加电场，从而在导体

的两端产生电势差，这一现象就是霍尔效应，这个电势差也被称为霍尔电势差。

Ey=RHJxBz霍尔系数RH=r(-1/qn)n型orRH=r(+1/qn)p型

霍耳迁移率

7.半导体中的复合过程。

复合速率：

带间复合：辐射、俄歇过程

间接复合（单能级复合）：电子俘获发射、空穴俘获发射

SRH复合理论，当Et=Ei时，复合率最大，因此最有效的复合中心是带隙中央附近的能级

间接复合（多能级陷阱）

表面复合:表面的各种缺陷作为复合中心

8。半导体器件工作基本方程及用途。

9*。载流子主要的散射机制

A,晶格振动或声子散射：

B,电离杂质散射：通常以这两种散射为主

C,中性杂质散射：在杂质浓度不是很高时，可以忽略

D,电子或空穴散射：在载流子浓度很高时要考虑

E,晶格缺陷散射：对于多晶等缺陷较多的材料要考虑

F,表面散射：载流子在表面区域(如反型层)运动时，受到表面因素(如粗糙度）引起的散射，主要是对薄膜材

料要考虑.

第二章半导体接触的物理机制——pn结

1。突变结的电荷、电场、电势分布，耗尽区宽度和电容。

电荷

电场

E(x)=or,

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电势

耗尽区

宽度

电容

2。Pn结的理想电流电压特性—肖克莱方程的推导。

I=Xn处的电子漂移电流+Xn处的空穴扩散电流

=Xp处的电子(少子)扩散电流+Xn处的空穴(少子)扩散电流归纳为求少子扩散电流

a.准费米能级分裂，电子和空穴的电流密度正比于各自的费米能级梯度

b.耗尽区边界处的少子浓度（边界条件），正偏时，边界处的少子浓度比平衡时大，反偏时小

c.连续性方程的得到少子分布稳态、电中性、小注入、无电场

d.耗尽区边界的少子扩散电流

e.总电流（肖克莱方程）

3。耗尽区产生