半导体物理学第七版电子工业出版社刘恩科等编著

半导体物理学半导体物理学教材:《半导体物理学》(第六版)，刘恩科等编著，电子工业出版社参考书：《半导体物理与器件》（第三版），DonaldA.Neamen著，电子工业出版社

课程考核办法:本课采用开卷笔试的考核办法。第九周安排一次期中考试。总评成绩构成比例为：平时成绩10%；期中考试45%；期末考试45%半导体物理学半导体中的电子状态半导体中杂质和缺陷能级半导体中载流子的统计分布半导体的导电性非平衡载流子pn结金属和半导体的接触半导体表面与MIS结构半导体物理学固态电子学分支之一微电子学光电子学研究在固体（主要是半导体〕材料上构成的微小型化器件、电路、及系统的电子学分支学科微电子学简介:半导体概要微电子学研究领域半导体器件物理集成电路工艺集成电路设计和测试微电子学发展的特点向高集成度、低功耗、高性能高可靠性电路方向发展与其它学科互相渗透，形成新的学科领域：光电集成、MEMS、生物芯片半导体概要固体材料分成：超导体、导体、半导体、绝缘体什么是半导体？半导体及其基本特性半导体中的电子状态半导体中杂质和缺陷能级半导体中载流子的统计分布半导体的导电性非平衡载流子pn结金属和半导体的接触半导体表面与MIS结构半导体物理学半导体的纯度和结构

纯度极高，杂质<1013cm-3结构晶体结构单胞对于任何给定的晶体，可以用来形成其晶体结构的最小单元注：（a）单胞无需是唯一的

（b）单胞无需是基本的晶体结构三维立方单胞

简立方、体心立方、面立方金刚石晶体结构金刚石结构原子结合形式：共价键形成的晶体结构：构成一个正四面体，具有金刚石晶体结构半导体有:

元素半导体如Si、Ge

金刚石晶体结构半导体有:

化合物半导体如GaAs、InP、ZnS闪锌矿晶体结构金刚石型闪锌矿型练习1、单胞是基本的、不唯一的单元。（）2、按半导体结构来分，应用最为广泛的是（）。3、写出三种立方单胞的名称，并分别计算单胞中所含的原子数。4、计算金刚石型单胞中的原子数。原子的能级电子壳层不同支壳层电子1s；2s，2p；3s，2p，3d；…共有化运动+14电子的能级是量子化的n=3四个电子n=28个电子n=12个电子SiHSi原子的能级原子的能级的分裂孤立原子的能级4个原子能级的分裂原子的能级的分裂原子能级分裂为能带Si的能带（价带、导向带和带隙〕价带：0宁K条件下被锻电子填充饶的能量的素能带导带：铅0K条药件下未扁被电子测填充的情能量的殿能带带隙：导莲带底与价牌带顶之间剧的能量差半导体符的能带易结构导带价带Eg自由电扰子的运涨动微观粒匹子具有该波粒二加象性半导体中戴电子的运吐动薛定谔粥方程及殖其解的煮形式布洛赫宣波函数固体材料咐分成：超导体、袍导体、半异导体、绝煤缘体固体材黑料的能维带图半导体肢、绝缘浊体和导医体半导体扩的能带本征激瓣发练习1、什么蹄是共有化半运动？2、画蛾出Si铃原子结南构图（碗画出s出态和p恶态并注固明该能分级层上庭的电子塔数）3、电折子所处乌能级越辨低越稳尝定。础（种）4、无唐论是自预由电子肥还是晶切体材料杯中的电蛮子，他梢们在某肉处出现付的几率浅是恒定嗽不变的职。面（原）5、分齿别叙述岂半导体间与金属投和绝缘础体在导击电过程箱中的差逝别。半导体鲁中E（夜K）与短K的关智系在导带底旷部，波数于，附近拨值政很小，将环在他附近泰勒生展开半导体他中E（假K）与宣K的关粮系令沃代模入上式层得自由电子猫的能量微观粒子埋具有波粒温二象性半导体中悲电子的平拢均速度在周期性币势场内，剑电子的平跌均速度u漂可表示为侧波包的群这速度自由电畜子的速蒙度微观粒子栋具有波粒赏二象性半导体中玩电子的加钞速度半导体鸟中电子耐在一强棵度为衬E的外撕加电场安作用下少，外力猪对电子拖做功为贷电子能工量的变身化半导体中捐电子的加丧速度令未即有效质论量的意许义自由电子妈只受外力咱作用；半浅导体中的端电子不仅溜受到外力盟的作用，债同时还受梦半导体内慌部势场的姿作用意义：扰有效质亭量概括贩了半导也体内部挎势场的贿作用，夹使得研泻究半导店体中电泼子的运摄动规律踪蝶时更为作简便（脚有效质劫量可由波试验测壤定）空穴只有非寻满带电鼓子才可董导电导带电丑子和价絮带空穴武具有导吐电特性绑；电子博带负电必-q（迈导带底盆），空慨穴带正糊电+q阀（价带吩顶）K空间等拒能面在k=快0处为倒能带极煎值导带底无附近价带顶附变近K空间等背能面以袍、呢、骨为坐旱标轴构成顶空间，扫空间任阳一矢量代脸表波矢导带底庆附近K空间介等能面对应于某孔一广值汤，有许多衣组不同的，这些组艇构成一个厕封闭面，仇在着个面禾上能量值道为一恒值自，这个面早称为等能奖量面，简分称等能面泛。等能面为夹一球面（史理想）半导体中攻的电子状批态半导体中设杂质和缺突陷能级半导体中旅载流子的患统计分布半导体的顷导电性非平衡两载流子pn结金属和半触导体的接详触半导体表却面与MI启S结构半导体怨物理学与理想情定况的偏离晶格原子恢是振动的材料含杂膀质晶格中丽存在缺域陷点缺陷（船空位、间大隙原子）线缺陷恨（位错畜）面缺陷（猪层错）与理想情域况的偏离裤的影响极微量的堆杂质和缺孙陷，会对婚半导体材顽料的物理携性质和化龟学性质产踢生决定性耳的影响，聚同时也严穿重影响半丧导体器件圈的质量。1个B原共子/竿个黎Si原子在室温下辱电导率提锦高铺倍Si单晶窝位错密度预要求低于与理想虫情况的研偏离的血原因理论分析外认为，杂诱质和缺陷直的存在使甩得原本周这期性排列剑的原子所羞产生的周资期性势场用受到破坏测，并在禁础带中引入梅了能级，宇允许电子摘在禁带中串存在，从套而使半导翅体的性质矩发生改变浊。硅、锗海晶体中妄的杂质吨能级例：如辈图所示意为一晶教格常数休为a的桂Si晶肃胞，求判：（a）S失i原子半榜径（b）晶蜂胞中所有杜Si原子晃占据晶胞漠的百分比解：（锦a）（b）间隙式杂桐质、替位钞式杂质杂质原露子位于皆晶格原洁子间的漆间隙位候置，该残杂质称期为间隙式心杂质。间隙式杂愈质原子一猫般比较小钉，如Si凳、Ge、聪GaAs惑材料中的渡离子锂（剥0.06介8nm）跃。杂质原子缸取代晶格湿原子而位答于晶格点张处，该杂喂质称为替位式杂猎质。替位式杂六质原子的考大小和价广电子壳层篮结构要求时与被取代询的晶格原权子相近。烤如Ⅲ、Ⅴ擦族元素在站Si、G惕e晶体中搂都为替位撑式杂质。间隙式杂员质、替位域式杂质单位体积猴中的杂质湖原子数称攀为杂质浓植度练习1、实际刻情况下k阿空间的等威能面与理锋想情况下渔的等能面贼分别是如葱何形状的故？它们之腿间有差别务的原因？2、实花际情况谊的半导净体材料踏与理想赏的半导冻体材料姓有何不婚同？3、杂辅质和缺衣陷是如绢何影响朗半导体屠的特性用的？施主：掺入在傍半导体中蒜的杂质原的子，能够竟向半导体趴中提供导赚电的电子津，并成为排带正电捡的离子秧。如S树i中的P通和AsN型半导体As半导体的逼掺杂施主能级受主：掺入在若半导体中舒的杂质原菊子，能够挖向半导体亏中提供导绳电的空穴遣，并成为赖带负电乡丰的离子若。如S王i中的BP型半导待体B半导体的义掺杂受主能级半导体的次掺杂Ⅲ、Ⅴ狮族杂质迹在Si枕、Ge放晶体中饲分别为张受主和低施主杂教质，它跃们在禁构带中引蒙入了能娃级；受谨主能级领比价带字顶高店，施懂主能级滨比导带碰底低确，比均为浅苍能级，密这两种箱杂质称到为浅能震级杂质锄。杂质处于笔两种状态遮：中性态羡和离化态蓬。当处于罢离化态时镰，施主杂放质向导带胳提供电子设成为正电多中心；受乌主杂质向炊价带提供款空穴成为糊负电中心稿。半导体中朋同时存在坏施主和受洲主杂质，冻且赌。N型半导洒体N型半造导体半导体茫中同时搁存在施已主和受娇主杂质驶，且教。P型半导探体P型半导出体杂质的补践偿作用半导体中闻同时存在遍施主和受寸主杂质时乖，半导体垃是N型还嫂是P型由妄杂质的浓单度差决定半导体中灿净杂质浓猛度称为有桌效杂质浓娇度（有效使施主浓度币；有效受观主浓度）杂质的高猛度补偿（兴）点缺陷弗仓克耳纲缺陷间隙原墓子和空杰位成对围出现肖特基缺先陷只存在册空位而料无间隙旅原子间隙原子等和空位这告两种点缺岭陷受温度序影响较大继，为热缺陷，它们不雹断产生和腊复合，直拔至达到动炒态平衡，师总是同时存赖在的。空位表现为受主作用；间隙原子表现为施主作刘用点缺陷替位原艰子（化坟合物半肠导体）位错位错是半短导体中的屿一种缺陷假，它严重服影响材料熔和器件的粘性能。位错施主情教况抖受限主情况练习1、Ⅲ狠、Ⅴ族炒杂质在坟Si、慰Ge晶籍体中为穗深能级面杂质。（锣）2、受主北杂质向价锤带提供空陪穴成为正秋电中心。俭（松）3、杂假质处于回两种状拴态：（震）和（德）。4、空槐位表现万为（支）作用托，间隙谨原子表摆现为（任）作秤用。5、以呜Si在糖GaA劫s中的益行为为津例，说腔明Ⅳ族鸟杂质在碎Ⅲ—Ⅴ循化合物垃中可能沙出现的挂双性行贫为。半导体中鸣的电子状背态半导体滑中杂质坡和缺陷抛能级半导体豪中载流翻子的统谈计分布半导体胜的导电果性非平衡从载流子pn结金属和半详导体的接璃触半导体庄表面与剃MIS球结构半导体物览理学热平衡笼状态在一定恢温度下怠，载流子的岸产生和载流子的难复合建立起一效动态平衡息，这时的观载流子称鞭为热平衡载凡流子。半导体的傅热平衡状剃态受温度影响，眨某一特地定温度戴对应某书一特定主的热平迅衡状态兔。半导体的导电性受温度影响剧烈右。态密度的侧概念能带中腐能量亩附碌近每单描位能量饰间隔内栗的量子俗态数。能带中菊能量为小无自限小的覆能量间篇隔内有薄个量子伴态，则销状态密肿度蚊为态密度序的计算状态密度乌的计算单位补空间裂的量子负态数能量捆在空谱间中所对敞应的体积前两者相堵乘得状态堂数根据定达义公式陈求得态瞧密度空间中冠的量子猴态在空铸间中，电雕子的允许茅能量状态忠密度为墨，考尸虑电子的番自旋情况肆，电子的港允许量子效态密度为孔，每个量手子态最多拆只能容纳一个电子。态密度导带底附乓近状态密月度（理想炕情况）态密度（导带讨底）（价带讯顶）练习1、推导永价带顶附麻近状态密洲度费米能疏级根据量誓子统计腐理论，老服从泡最利不相申容原理业的电子俱遵循费惑米统计扇律对于能骑量为E量的一个秒量子态家被一个坟电子占好据的概餐率熄为称为电子会的费米分蛋布函数空穴的颈费米分忠布函数母？费米分野布函数称为费米勉能级或费究米能量温度导电类耽型杂质含量能量零鉴点的选镰取处于热平建衡状态的址电子系统演有统一的栽费米能级费米分布谱函数当妹时若择，则若久，则在热力晨学温度齿为0度第时，费毕米能级疏可看成见量子态归是否被央电子占类据的一铺个界限当凯时若际，则若懒，则若戒，未则费米能谋级是量屑子态基络本上被电子占已据或基粉本上是聪空的一个标志玻尔兹御曼分布脾函数当授时，由于豆，所奥以费米分其布函数海转化为称为电珍子的玻共尔兹曼岛分布函弊数玻尔兹陵曼分布鲜函数空穴的托玻尔兹洞曼分布熔函数玻尔兹曼破分布函数导带中阳电子分贩布可用候电子的厌玻尔兹社曼分布碗函数描斧写（绝大多数衰电子分布芳在导带底）；价渗带中的芦空穴分加布可用男空穴的敌玻尔兹皇曼分布券函数描剖写（绝大多数完空穴分布反在价带顶）服从费米统颈计律的电子系舰统称为简并性系滋统；服从玻尔兹曼希统计律的电子系战统称为非简并性益系统费米统沙计律与亮玻尔兹积曼统计已律的主绞要差别素：前者受泡隆利不相容法原理的限君制练习1、空谜穴占据呜费米能挂级的概裹率在各便种温度没下总是假1/2汁。（岁）2、费米故能级位置衫较高，说壤明有较多幻玉的能量较决高的量子络态上有电父子。秤（弟）办3、能暴量为E的偏一个量子慌态被一个执空穴占据焰的概率为决（呈）据。4、为副什么电舟子分布曲在导带呆底，空酿穴分布妄在价带寇顶？导带中谣的电子刻浓度在导带上蜡的婶间有京个电子从导带底吊到导带顶农对栽进行积分悬，得到能昨带中的电旅子总数，仅除以半导鸣体体积，副就得到了栗导带中的抱电子浓度导带中的季电子浓度导带中弱的电子伸浓度导带宽度淹的典型值跪一般各，亲，所以手，因烤此，念，积须分上限改浊为并争不影响结见果。由此耀可得导带禁中电子浓眼度为价带中侮的空穴拆浓度同理得价锤带中的空间穴浓度载流子浓辛度乘积同理得价剥带中的空娱穴浓度热平衡状渴态下的非银简并半导逮体中，在唯一定的温唐度下，乘献积趴是一饼定的，如伪果电子浓雨度增大，熟空穴浓度地就会减小塌；反之亦眠然本征半导投体载流子盖浓度本征半途导体无任何杂逃质和缺陷乞的半导体本征费米眠能级本征载流矩子浓度（既适用倒于本征半婶导体，也桃适用于非源简并的杂糊志半导体软）杂质半贞导体载港流子浓碍度一个能陡级能容舒纳自旋饮方向相斑反的两混个电子杂质能动级只能蹈是下面裹两种情议况之一被一个有劝任一自旋陡方向的电步子占据不接受电坟子杂质半深导体载惑流子浓结度施主能级窑上的电子镜浓度（没掀电离的施睛主浓度）受主能满级上的突电子浓给度（没每电离的辉受主浓环度）杂质半导国体载流子华浓度电离施宪主浓度电离受主籍浓度n和p的变其他变换哀公式本征半导姻体时，费米能泥级对掺杂半此导体，费米能级接近室谈温时EF-Ei=kTln(ND/ni)练习半导体短中的电爷子状态半导体尘中杂质西和缺陷行能级半导体中财载流子的蛛统计分布半导体的秀导电性非平衡甩载流子pn结金属和半派导体的接策触半导体表导面与MI跑S结构半导体物票理学载流子输临运半导体中衬载流子的雨输运有三宏种形式：漂移扩散产生和哨复合欧姆定匆律金属导体咽外加电压追，蔬电流强度妨为电流密度煮为欧姆定律均匀导菌体外加霞电压涝，坚电场强守度为电流密度爬为欧姆定律扮的微分形蜜式漂移电毯流漂移运动当外加电惨压时，导醋体内部的邪自由电子针受到电场康力的作用阵而沿电场脾的反方向促作定向运蕉动（定向链运动的速正度称为漂败移速度）电流密度漂移速度漂移速度半导体闲的电导膜率和迁兔移率半导体中蹲的导电作面用为电子爽导电和空预穴导电的尺总和当电场强婶度不大时神，满足炒，正故可得半苹导体中电援导率为半导体洗的电导某率和迁条移率N型半爆导体P型半亡导体本征半榜导体Ques话tion导体在砖外加电约场作用锁下，导杯体内载抚流子的曲漂移电怖流有两尿种表达段形式恒定不断增晨大热运动在无电浸场作用岁下，载贤流子永车无停息俯地做着判无规则短的、杂旋乱无章催的运动但，称为割热运动晶体中钳的碰撞轻和散射判引起净速度为必零，并且散净电流为镇零平均自吼由时间违为热运动当有外胜电场作腰用时，掩载流子响既受电守场力的矩作用，蹦同时不叉断发生支散射载流子在禁外电场的者作用下为热运动和漂移运动的叠加锦，因此坊电流密配度是恒磨定的散射的原隙因载流子岂在半导垒体内发锁生撒射遍的根本原因是周期性势划场遭到破呢坏附加势筑场使得能带桨中的电子严在不同久状拌态间跃迁四，并使得蚂载流子的守运动速度亡及方向均滩发生改变找，发生散衬射行为。电离杂质螺的散射杂质电纲离的带耀电离子奸破坏了捉杂质附证近的周束期性势吗场，它吉就是使列载流子颜散射的猛附加势显场散射概率宣代表单位样时间内一必个载流子谅受到散射叮的次数电离施主动散射电离受办主散射晶格振蛙动的散言射格波形成原属子振动委的基本楚波动格波波矢对应于沈某一q斩值的格企波数目糖不定，目一个晶催体中格波的总部数取决于艇原胞中所扰含的原子烫数Si、兆Ge半导体骡的原胞拾含有两售个原子皇，对应订于每一卖个q就湿有六个午不同的灭格波，表频率低的三个格波称惨为声学波，频率高的三个为光学波长声学波滴（声波）女振动在散射前躲后电子能秤量基本不痒变，称为弹性散怎射；光学波振当动在散射盯前后电姿子能量检有较大旋的改变谢，称为非弹性散霸射晶格振母动的散序射声学波散脖射在能带海具有单凉一极值伴的半导睛体中起今主要散左射作用畜的是长勤波在长声学注波中，只老有纵波在券散射中起书主要作用与，它会引天起能带的庆波形变化声学波散梢射概率光学波散泼射在低温时鱼不起作用破，随着温席度的升高旱，光学波梦的散射概济率迅速增湿大练习1、载流糟子的热运牢动在半导拼体内会构汇成电流。（朋）2、在半鲜导体中，汪载流子的始三种输运掀方式为（圈）、奴（阔）和闸（迟）。3、载柱流子在袍外电场知的作用避下是（督）和灿（敢）犬两种运巴动的叠小加，因女此电流诞密度大忘小（桶）。4、什歌么是散垫射与位的锐关系N个电子悦以速度岛沿某湾方向运动才，在牢时刻未遭关到散射的鸡电子数为蹈，则敞在失时间内捆被散射的圆电子数为因此与赵的关系上式的解晒为则增被散射看的电子数蜂为与示的关系在央时缺间内被启散射的驻所有电多子的自茶由时间隐为种，这叮些电子猴自由时睬间的总档和为，则羽个电子战的平均友自由时题间可表备示为、与爹的关系平均漂移京速度为、与块的艰关系N型半导兴体P型半策导体本征半导据体与谋及蠢的关系电离杂质搅散射声学波寺散射光学波散病射与拔及球的关系电离杂质休散射声学波虑散射光学波恐散射影响迁移眨率的因素与散射有只关晶格散射电离杂宗质散射N型半鄙导体P型半导需体本征半怠导体电阻率电阻率嚷与掺杂丛的关系N型半导头体P型半丸导体电阻率与粮温度的关遭系本征半导蹲体本征半导托体电阻率念随温度增扣加而单调比地下降杂质半导魔体（区别于糕金属）速度饱披和在低电场费作用下，帖载流子在悟半导体中另的平均漂截移速度v炒与外加电玻场强度E笛呈线性关军系；随着厚外加电场芦的不断增廊大，两者荷呈非线性粗关系，并足最终平均卡漂移速度箭达到一饱辽和值，不喉随E变化抚。n-G虏e:耿氏效郑应耿氏效必应n-G满aAs萌外加电冬场强度坝超过侍时，埋半导体咐内的电您流以占的酿频率发朵生振荡练习一、判括断1、在半拉导体中，烤原子最外克层电子的闭共有化运权动最显著畅。晴（呀）2、不同脑的k值可颗标志自由津电子的不皱同状态，滩但它不可日标志晶体胖中电子的芦共有化状饿态。赞（域）3、空穴位表现宰为施主表作用，朴间隙原诊子表现豪为受主婶作用。萌（淋）4、半因导体中比两种载呜流子数湿目相同沿的为高欣纯半导粘体。类（炼）练习二、填空1、半导怖体材料结哗构可分为偿（）酷、（讽）、（求）仿，应用最盾为广泛的界是（穷）。2、金征刚石型钟单胞的启基础结滴构为（窄）标，金刚蛮石型为辰（宵）对称广性，闪胞锌矿型激结构为就（博）对称追性，纤卖锌矿型估为（协）亡对称性所。3、导带分和价带间骑间隙称为日（吵），Si眠的禁带宽溉度为（碍），睁Ge为（才）供，GaA尿s为（齐）。4、固体浆按其导电推性可分为漠（）爽、（作）、（羡）。练习5、杂但质总共抚可分为徒两大类巨（棵）和乌（猛），狼施主杂麦质为（欢），受闯主杂质赔为（阿）。6、施主明杂质向（并）带及提供（浩）成圣为（烤）炼电中心；防受主杂质侵向（鲁）带提卡供（雀）成张为（近）电中心枝。7、热平衡时爆，能级E殖处的空穴京浓度为（熄）。8、在半导域体中，示载流子笋的三种壳输运方刻式为（漏）验、（茶）朝和（毛）。练习三、简答1、单恰胞的概杀念及两篇大注意伍点？2、三酱种立方绞单胞的符名称？3、引面入有效梨质量的肤原因及菠意义？4、身的物撑理含义？5、费揪米分布缓函数与掌玻耳兹房诚曼分布收函数的芝最大区折别？6、在外持加电场E桥作用下，马为什么半脏导体内载笔流子的漂炕移电流恒盼定，试从端载流子的窗运动角度逼说明。7、在滚室温下指，热平袭衡时，俘Si半贸导体中茶，，求半沙导体中萝的电子柱和空穴浅浓度。半导体中划的电子状掩态半导体侮中杂质撑和缺陷颈能级半导体砍中载流贱子的统气计分布半导体的拿导电性非平衡探载流子pn结金属和半湖导体的接亦触半导体旨表面与霞MIS架结构半导体物氧理学平衡载钳流子在某以热杯平衡状态妥下的载流微子称为平铸衡载流子非简并傍半导体阵处于热唯平衡状览态的判御据式（只受城温度T糠影响）由于受禽外界因卫素如光腾、电的凝作用，利半导体粗中载流摆子的分士布偏离报了平衡顷态分布届，称这棉些偏离练平衡分旅布的载世流子为还过剩载续流子，萌也称为版非平衡男载流子过剩载流锐子非平衡不载流子雕的光注酱入平衡载父流子满炸足费米裹－狄拉坟克统计陕分布过剩载剑流子不潜满足费给米－狄显拉克统泳计分布且公式不成立载流子桑的产生史和复合念：电子闯和空穴缝增加和嚼消失的胁过程过剩载淘流子过剩载谷流子和牢电中性平衡时股过派剩载流蜡子电中性：小注入栽条件小注入戴条件：注入的敬非平衡载浮流子浓度娇比平衡时口的多数载床流子浓度绳小的多N型材料P型材料小注入右条件例：室鼠温下一肌受到微约扰的掺泰杂硅，判断其是态否满足小低注入条件盾？解：满足小注呼入条件！镰（招）注：（阔1）即救使在小奏注入的求情况下镜，非平杆衡少数淘载流子外浓度还攻是可以闯比平衡旅少数载令流子浓债度大的片多（2）非致平衡少数惨载流子起绘重要作用丑，非平衡悔载流子都着指非平衡做少数载流锣子非平衡载吊流子寿命假定光照释产生驱和户，如样果光突然腹关闭，测和绑将随斧时间逐渐夫衰减直至两0，衰减声的时间常桐数称为寿五命，也常称字为少数话载流子歉寿命单位时间掉内非平衡宝载流子的巾复合概率非平衡祝载流子翅的复合捐率复合n型材雾料中的昼空穴当在时鞭，泉，故寿案命标志着唱非平衡载晋流子浓度忽减小到原倘值的1/绞e所经历岸的时间；难寿命越短绳，衰减越丑快费米能级热平衡春状态下驻的非简疏并半导踏体中有肚统一的柱费米能漫级统一的摆费米能杨级是热筒平衡状迎态的标亩志准费米巡寿能级当半导体麦的热平衡宫状态被打立破时，新笋的热平衡扯状态可通污过热跃迁实现，诵但导带卷和价带皇间的热胶跃迁较棍稀少导带和价仙带各自处黑于平衡态似，因此存绑在导带费留米能级和势价带费米陆能级，称确其为“准费米能妨级”准费米能桨级注：非局平衡载流永子越多，龟准费米能站级偏离皇就越远。在非平脖衡态时液，一般挖情况下唱，少数溜载流子青的准费卖米能级屯偏离费酸米能级租较大准费米趟能级注：两羽种载流子兴的准费米衬能级偏离赴的情况反救映了半导咸体偏离热哗平衡状态热的程度产生和复侍合产生电子和空深穴（载流挣子）被创疗建的过程产生率（绪G）：单位逢时间单刷位体积略内所产勤生的电卷子—空俯穴对数复合电子和空颜穴（载流猾子）消失艺的过程复合率（瓦R）：单位际时间单户位体积到内复合凳掉的电搭子—空辽穴对数产生和复蜡合会改变妻载流子的鉴浓度，从岭而间接地钱影响电流复合直接复惭合犬间牲接复合谎A道uge棕r复合（禁带天宽度小债的半导做体材料锄）（窄禁带压半导体及套高温情况瘦下）（具有母深能级热杂质的室半导体册材料）产生直接产付生芹R寄-G中抵心产生积载流共子产生与碰撞砍电离练习1、一般繁情况下，飘满足小注才入条件的茄非平衡载更流子浓度共比平衡载挤流子浓度旋小。（洋）2、寿滔命标志坟着非平竿衡载流术子浓度皱减小到趴原值的诱（哭）所经夹历的时脆间。3、简狼述小注困入条件4、处于敲非平衡态爽的p型半蛋导体中，耽和窗哪晌个距辟近祖？为什么闹？陷阱效应当半导重体处于和非平衡肌态时，叮杂质能约级具有砍积累非沟平衡载能流子的色作用，砖即具有瘦一定的陷阱效倡应所有杂质肺能级都具罢有陷阱效送应具有显著咐陷阱效应秘的杂质能斧级称为陷阱；相应的竖杂质和缺言陷称为陷阱中心杂质能级辅与平衡时御的费米能顿级重合时还，最有利毛于陷阱作乘用扩散粒子从茎高浓度略向低浓控度区域刊运动扩散电焦流半导体内精总电流扩散+漂效移扩散系数蛋和迁移率酒的关系考虑非均辜匀半导体爱因斯坦控关系在平衡手态时，刷净电流洽为0连续性方狂程举例掺杂浓度岁分别为(稼a)愿和巴的批硅中的电寻子和空穴动浓度？(碎b)再镜掺杂析的Na又是多少捎？(占)半导体中寒的电子状腾态半导体中倘杂质和缺饰陷能级半导体中跟载流子的戏统计分布半导体照的导电景性非平衡侧载流子pn结金属和半瞒导体的接宵触半导体表境面与MI注S结构半导体建物理学PN结杂剑质分布PN结破是同一砖块半导呢体晶体罩内P型护区和N天型区之猛间的边尝界PN结是算各种半导钩体器件的废基础，了伟解它的工悬作原理有剩助于更好靠地理解器防件典型制姥造过程合金法扩散法PN结趁杂质分蜻布下面两愚种分布泼在实际纺器件中余最常见波也最容腐易进行截物理分哨析突变结霉:修线性矛缓变结牢:浅结、农重掺杂收（<1敲um）游深结湖（>3铅um）或外延孝的PN辣结PN结的贸形成PN结红中的能大带PN内建电躁势内建电酿势PN结的信内建电势讯决定于掺片杂浓度ND、NA、材料糖禁带宽棒度以及爱工作温碰度能带内建电荷势电场VA0条件台下的突变堆结外加电丛压全部输降落在案耗尽区叫，VA大于0时自，使耗尽走区势垒下剩降，反之年上升。即治耗尽区两祝侧电压为邮Vbi-VA反偏PN柱结反偏电压直能改变耗暗尽区宽度截吗？准费米浅能级理想二极穿管方程PN结因正偏时理想二须极管方厦程PN结熊反偏时定量方程基本假泡设P型区及愚N型区掺梨杂均匀分桥布，是突尺变结。电中性归区宽度秆远大于除扩散长闪度。冶金结扰为面积欺足够大觉的平面皱，不考纵虑边缘工效应，避载流子昼在PN扣结中一爷维流动款。空间电荷准区宽度远丑小于少子练扩散长度断,不考版虑空间电辛荷区的产源生—复合扁作用。P型区辆和N型逼区的电宣阻率都述足够低霞，外加家电压全逆部降落聚在过渡赞区上。准中性区快的载流子逗运动情况稳态时堤,假走设GL=0边界条沈件:图6.4欧姆接触弱边界耗尽层边轨界边界条猴件欧姆接成触边界耗尽层边辆界(pn跑结定律)耗尽层决边界P型一织侧PN耗尽层边浓界(续)N型一松侧耗尽层焰边界处旁非平衡阶载流子吐浓度与外加电发压有关准中性区工载流子浓挡度理想二极欢管方程求解过能程准中性区先少子扩散培方程求Jp(xn)求Jn(-xp)J=扣Jp(xn)+Jn(-xp)理想二极嘱管方程(参1)新的坐标火:边界条钥件:-xpxn0xX’空穴电已流一般解电子电流P型侧PN结漫电流PN结元电流与漂温度的跟关系与理想情多况的偏差大注入龙效应空间电勺荷区的滑复合空间电荷跟区的产生竖与复合正向有复征合电流反向有届产生电曲流空间电赵荷区的骨产生与祥复合-钞1反向偏穗置时,正向偏仙置时,缸计算怕比较复告杂VA愈低，IR-G愈是起支脆配作用VAVbi时的大蜻电流现萝象串联电阻睁效应q/k锹TLog哪(I)VAVAVbi时的大电拒流现象-蛮1大注入润效应大注入晕是指正橡偏工作荣时注入俯载流子闪密度等胆于或高伯于平衡帐态多子锻密度的朱工作状粥态。pn≥nnoVAVbi时的大电奶流现象-判2VAVbi时的大牵电流现忙象-3VA越大,乡丰电流灿上升变庙缓反向击穿电流急剧捷增加可逆雪崩倍糊增齐纳过萝程不可逆热击穿雪崩倍过增齐纳过荒程产生了隧己穿效应E隧道穿透劲几率P：隧道长度侧:隧道击漫穿:VB<4Eg/q雪崩击穿：VB>6Eg/qPN结二部极管的等朋效电路小信号腐加到P俭N结上~+扫-vaVA+灯-PNRsGC反向偏置寸结电容也称势垒水电容或过降渡区电容反向偏置呼结电容-盐1反向偏置皂结电容-拐2耗尽近似车下线性缓鹿变结的空缓间电荷区叼电荷总量参数提窝取和杂公质分布CV测量茎系统VA1/C2Vbi扩散电容扩散电容恨-1表现为赤电容形旧式扩散电次容-2扩散电挡容与正吴向电流洗成正比练习1、为革什么p辩n结在道反偏压例下有一排小的饱烂和电流2、试院分别描撒述势垒尖电容和这扩散电罩容的由性来半导体绑中的电凭子状态半导体帆中杂质叙和缺陷五能级半导体中有载流子的断统计分布半导体猫的导电单性非平衡载划流子pn结金属和弃半导体拣的接触半导体表货面与MI朝S结构半导体汉物理学金属和半勤导体的接骗触金属和半秧导体的功次函数金属和汪半导体庸的接触金属和艇半导体纽奉的接触整流理论金属和顺N型半良导体的节接触扩散理惧