半导体物理复习资料

第一章半导体中的电子状态如何表示晶胞中的几何元素？规定以阵胞的基矢群为坐标轴，即以阵胞的三个棱为坐标轴，并且以各自的棱长为单位，也称晶轴。什么是倒易点阵（倒格矢）？为什么要引入倒易点阵的概念？它有哪些基本性质？倒格子：b=2兀 aixb=2兀 aixa3a-(axa)b=2兀 2 3_-b=2兀 3 1 1a-(axa)2a-(axa)

hmvr=n—n=1,2,3L2兀1 2 3 2 3 1都分别包含2nhmvr=n—n=1,2,3L2兀自由电子能量、动量、速度与波矢的关系是什么？p=mVE=2挡粒子性描述自由电子的能量和动量： 0m0rE=hN=hwp=hk波动性描述自由电子的能量和动量：变化为：=hkh变化为：=hkh2k22m2m什么是布洛赫定理与布洛赫函数？布洛赫证明：由单电子近似所描绘的晶体中的电子所遵守的薛定谔方程：—上叩*）+V（x乃（x）=EV（x）2m dx2气（X气（X）=气（X+na）的解具有如下形式：^k（）=UX"其中具有上述特征的波函数即为布洛赫函数如何应用布洛赫波函数阐述点在在周期场中的共有化运动？（1）自由电子（处于零势场的电子）的空间各点波函数的强度相等，说明自由电子在空间各个点出现的几率相等，所以叫自由电子。（2）孤立原子中电子（处于点电荷势场）波函数是由三个量子数决定的关于空间坐标的复杂函数（通过求解薛定谔方程可获得），其概率密度在空间上存在最大值。（3）晶体中的电子（处于周期性势场的电子）波函数为布洛赫函数，其在空间各点的强度是一个周期性函数，也就是在各点出现的几率也发生周期性变化，因此不再局限在某一个原子上，而可以从晶胞的一点自由地运动到其他晶胞的内的对应点（这些对应点的出现几率是一样的）。其状态同样可选择波数矢量进行描述。但此时的状态函数受周期性势场的影响也是一个周期性函数，其中速度、动量是关于波矢的奇函数，能量是关于波矢的偶函数。能带理论的基本内容是什么？什么是布里渊区？如何绘制第一布里渊区？（1）同自由电子类似，晶体中的电子能量也是波矢的函数。（2）晶体中的电子能量除了波矢还必须由一个量子数n决定。（3）当n确定后电子的能量则是随波矢周期性在相应地范围（此范围称为一个能带）变化。（4）不同能带之间不允许电子能量存在称为禁带。（5）不同量子数对应着不同的能带周期函数。（6）所有的这些能带函数总体称为晶体的能带结构。（7）通常表示能带结构有两种方式：第一种扩展能区表示法：即每个能带只取特定的一个周期表示，并根据能量的高低依次k生 0+1+2l选取波矢区域。对于一维及多维波矢空间能量将在：="a〃='士’*'处出现间断性跳跃。这些点将整个波矢空间分割成若干区域，这些区域称为布里渊区。从包含原点的区域开始，依次称为第一、第二布里渊区。第二种简约能区表示法：只取任意一个周期的波矢区间，将该区间所有能带的能量表示出来。通常选择第一布里渊区作为简约能区，因此又称该区为简约布里渊区。

什么是满带（价带）？为何满带不导电？由价电子沾满的能带称为满带。在外电场作用下，处于满带能级上的电子产生能级跃迁使所有电子在K空间上产生定向移动，由于满带左右对称性以及周期性可知，产生的正负电流大小相等，相互抵消，所以不导电。什么是导带？为什么导带导电？价带之上未被电子填满的能带称为导带，优异电子未填满该能带，未加电场，导带电子填充仍然是左右对称，因此导带电子所产生的正负电流相同没有电流，当加上电场在其作用下，电子将在K空间产生定向移动，能带左右不对称了，因此产生了净电流。导体的导电机制是什么？怎样用能带理论解释其导电机制？导体通常是金属，其价带是满带，而导带中填充一定数量的电子，因此导体是导带中的价电子导电。半导体导电的机制是什么？怎样用能带理论解释其导电机制？（1）班导体中价电子刚好填满价带，导带在绝对零度时是空的称为空带。（2）在一定温度条件下，由于半导体的禁带宽度较小，受热激发作用满带中的价电子较容易跃迁到导带中去，从而产生导带电子导电机构。（3）同时在价带留下相应空K状态，破坏了原未满带结构，在外电场作用下，将产生净的电流，如果填满空位上相应的电子则此电流将被抵消，因此可以认为是一假想的正电荷以相应的电子速度作定向运动而产生的电流，将此假想的空位正电荷称为空穴载流子，因此半导体的导电机构是电子导电和价带的空穴导电。绝缘体为何不导电？绝缘体和半导体一样在绝对零度时，导带是空的，价带被填满，所不同的是其禁带宽度较宽，受热激发电子难于跃迁到导带，因此绝缘体导电载流子不存在或者很少，所以不导电。什么是电子的有效质量？引进此概念有何重要意义？h2k2 ,,d2EE（k）=h-— m*=h2/一2m n dk2对自由电子： 2m0有效质量： dk2通过有效质量的引入，将周期性势场对电子运动的影响全部归结到有效质量中。因此一旦有效质量被确定，则电子的能带结构确定了，电子在外场作用的运动速度和加速度也确定了。而有效质量较容易被实验所确定，因此有效质量的引入使得半导体能带结构及其电子的运动状态的定量分析得以实现。能带极值处电子运动规律如何确定？电子运动速度可以看成是由频率相差不大波包构成：d⑶ 1dE 1dzh2k2、 hkv— v= =一（ ）= v=dk E=hv =hw h~dk hdk2m* m*n n外加电场作用下电子运动规律如何确定？电子运动速度决定于波矢量，当有外电场作用下，电子运动状态将发生变化，也就是电子的波矢将发生变化，其变化规律可由下列关系式确定：dE=fds=fvdt=凸dtJhdk1d2^dk、(h)=1d2^dk、(h)=m*na=^-= （/=n TT=1 Ti—m*ndtdthdkhdk2dth2dk2 dt

有效质量有哪些定性特征？空穴有效质量是如何定义了？内层电子能带窄，二次微商小，有效质量大，加速度小。外层电子能带宽，二次微商大，m*=—m*有效质量小，加速度大。内层空穴有效质量的定义：尸〃什么是K空间IDE等能面？对于三维晶体K空间内，能量相同的点所构成的空间曲面称为等能面。对于各向同性的三维晶体，在K空间的等能面为球面，此时能量与波矢的关系为：E(k)—E(0)=*=丧(k2+k2+k2)TOC\o"1-5"\h\z2m* 2m*xyz. . , 、nn 实际晶体均是各向异性的，且极值点不一定在所选布里渊区的中心(通常为k空间的原点)，选布里渊区的中心(通常为k空间的原点)，顷、顷、h顼k—k)2(k—k)2(k—k)2E(k)—E(k)=—(0^—+―y0y—+―y0y—)0 2 m* m* m*令E为常数，上式为等能面方程— (k-k)2 (k-k)2 (k-k)2 )=2m*(E(k)—E(k))+2m*(E(k)—E(k))+2m*(E(k)—E(k)))可改写为：研究半导体能 x 0— y 0—— z 0—

h2 h2 h2可改写为：研究半导体能带结构，即确定上式中的有效质量，极值能量，极值能量的位置。什么是回旋共振？如何测量有效质量？将半导体样品置于均匀恒定磁场中，半导体中的电子将按照一定的回旋频率作螺旋形运动，此时再将电磁波通过半导体，若电磁波的频率与电子的回旋频率相同，则产生回旋共振吸收。根据此现象可以测量电子的有效质量。若等能面为球面，由磁场力电子加速度向心加速度的基本关系式可得回旋频率为：如果等能面不是球面，可以证明任意方向(磁场强度方向)的有效质量为：m*=度向心加速度的基本关系式可得回旋频率为：如果等能面不是球面，可以证明任意方向(磁场强度方向)的有效质量为：m*=nm*m*m*

m*a2+m*B2+m*邛2m*=m*=n23.硅的导带结构特征是什么？如何通过实验证明？等能面为椭球面的任意方向(磁场强度方向)的有效质量为：I m2m'msin20+mcos20等能面是在六个晶轴方向＜100＞的旋转椭球面，此结论是通过以下实验现象分析得出的(2)椭球面的中心在该方向上的布里渊区边界0.85倍处(3)m广(0.19土0.01)m0m广(0.98土0.04)m0B沿［111］轴方向只能观察到一个吸收峰；B沿［110］轴方向可以观察到两个吸收峰；B沿［100］轴方向可以观察到两个吸收峰；B沿任意方向可以观查到三个吸收峰；[111]方向上，B与六个方向坐标系的方向余弦均相同所以6个方向等能面有效质量均相同，因此只能观察到一个吸收峰[110]方向上，B与六个方向坐标系的方向余弦有两组不同的值[100]方向上，B与六个方向坐标系的方向余弦有两组不同的值任意方向：可以有三种不同的值，所以可以观察到三个吸收峰。锗的导带结构特征是什么？回旋共振的实验会有什么样的结果？（1）等能面是位于＜111＞方向上的8个旋转椭球面（2）椭球面的中心在该方向上简约布里渊'力界处（）”广（0.0819土0.0003）m0m广（1.64土0.03）m0硅锗禁带宽度如何随温度的变化而变化？随温度的上升而逐渐减小。第二章半导体中杂质和缺陷能级杂质是如何分类的？各类型杂质是如何定义了？（1） 按照杂质在晶格中的位置可分为：替位杂质：杂质原子取代晶格原子而位于晶格结点处。间隙杂质：杂质位于晶格原子之间（2） 按照杂质电离后电性可分为：施主杂质：电离后带正电的杂质。受主杂质：电离后带负电的杂质。杂质能级：将被杂质束缚的电子（空穴）的能量状态称为杂质能级，通常杂质能级位于禁带之中。杂质电离：电子（空穴）挣脱杂质束缚的过程称为电离，相应所需的能量称为电离能n型半导体：所掺杂质为施主杂质，导带中电子为主要载流子的半导体p型半导体：所掺杂杂质为受主杂质，价代中空穴为主要载流子的半导体（3） 浅能级杂质：施（受）主杂质距离导带底（价带顶）较近。深能级杂质：施（受）主杂质距离导带底（价带顶）较远。何为杂杂质补偿作用？当在半导体中同时参入施主杂质、受主杂质，施主和受主杂质可以相互抵消的作用称为杂质补偿作用，经过补偿后半导体中的净杂质浓度称为有效杂质浓度。利用杂质补偿作用可以根据需要用扩散或离子注入方法来改变半导体中某一区域的导电类型，以制成各种器件。如何分析计算浅能级杂质电离能？采用类氢模型估算，即通过对氢原子模型进行修正从而获得类氢模型进行估算。（1）氢me4E0=E-E1=；0；=13.6（eV）原子的电离能： 0 （2）浅能级杂质电离能估算：施主杂质电离能：AE===&吒(eV)d8s2h2£2mr 0受主杂质电离能：m*e4em*AE=p=〜—(eV)a8£2h2£2mr 0第三章半导体中热平衡载流子的统计分布什么是状态密度？为何引入状态密度的概念？设能量在E~E设能量在E~E+dE间隔内有dZ个量子态，则量子状态密度为：dZg^^E=物理意义：在能量E处单位能量间隔所具有的量子状态数。物理意义：一旦该函数本章研究的目的是预测载流子的浓度，也就是要解决导带有多少电子，价带有多少空穴。而要解决此问题，首先要解决导带量子态随能量的变化是怎样分布的，其次再解决电子是如何占据这些能量量子态的。解决前一个问题就必须引入状态密度函数，确定，量子态随能量如何分布的就知道了。一旦该函数2.如何确定K空间状态密度？导带低及价带顶状态密度是如何确定的？2.2V8TF3为等能面为导带状）:k空间量子态密度（即单位k空间体积的量子态数）态密度为（极值点在k=0gc（E）=dE=4〜（2mh^（E一E为等能面为导带状）:3.4.对于实际的硅锗m*=m=s2/3(mm2)1/3等能面为旋转椭球面。，fdZ, (2m*)3.4.对于实际的硅锗m*=m=s2/3(mm2)1/3等能面为旋转椭球面。，fdZ, (2m*)3/2gv(E)=花=4〜L^^(E广E)i/2-+H-带顶：对实际的硅锗是两个极值相重合的能带：什么是费米分布函数？费米能级的物理意义是什么？m*=[(m)3/2+(m)3/2]2/3p ph pl（1）描述电子占据能级的几率函数称为费米分布函数:f旧)= E一E、1+exp(f)

kT0（2）式中的Ef称为费米能级化学势函数。当T=0时，对于小于EF的所有能级被电子占据的几率1，大于EF所有能级被电子占据的几率为零。当T＞0时，对于小于EF的所有能级被电子占据的几率＞1/2,大于EF所有能级被电子占据的几率为＜1/2,对于等于EF能级被电子占据的几率=1/2什么玻尔兹曼函数？何为简并与非简并系统？因此费米能级的物理意义是系统的fE）_exp（E一E「）描述电子占据能级的几率函数为： k0 该函数称为玻尔兹曼分布函数，服从玻尔兹曼函数系统称为非简并系统，服从费米函数分布的系统称为简并系统。使用条件：E-E》ET特性：随E的增高，能级E被电子占据的几率呈指数地减少（均远小于1）。5.导带电子浓度与价带空穴及其乘积按照什么公式计算？如何证明这些计算公式？(2兀m*kT)3/2E—E E—E\导带电子浓度：价带空穴浓度:n0=2——h30 p(—kTF)=Ncexp(—ckTF)导带电子浓度：价带空穴浓度:0 0」2兀m*5/2 E—E E—E、p=2 ^0 exp(ik「f)=Nexp(—k「F)0 0np=NNexp(——)电子空穴浓度积为：0^0 cikT电子空穴浓度积为：c(2兀m*kT)3/2 E—E E—E、p=2 h° exp(云「f)=Nexp(I^f)0 0(2兀m*kT)3/2 “/E—E E—E、n0=2——h^—exp(—ckTF)=Ncexp(—ckTF)0 0Enp=NNexp(—,无)o性质特点：（1）影响电子浓度和空穴浓度的因素是晶体结构、温度、费米能级三个因素（2）随温度上升，电子和空穴浓度增加3）电子和空穴浓度的积与晶体结构和温度有关，与费米能级无关（4）费米能级影响因素除了物质结构和温度外主要决定于掺杂情况。6.如何获得本征半导体的费米能级EF？为什么要强调了解费米能级距离禁带中线远近程度？6.本征半导体：无杂质和缺陷的半导体称为本征半导体。建立电中性方程：Nexp(—E—F)=N*(—Ej*)ckTvkTE=E=E+E*3kT队性if2 4 m*硅、锗、碑化稼，常温下费米能级在解得:n硅、锗、碑化稼，常温下费米能级在解得:中线与中线之上1.5kT范围之内，其禁带宽度约40kT，所以，其费米能级在中线附近,可按非简并半导体处理。否则如果远离中线，则半导体须按简并半导体处理。7.如何获得本征载流子浓度？为什么一般不用本征半导体作半导体材料？n=p=n=[NNexp（——）]i/20 0icvkT0（2兀m*kT）3/2 」2兀m*kT）3/2N=2p0N=2 n0）—”3 ” 影响因素及其定性规律：材料:不同材料NcNvEg不同。温度：随温度的增长呈指数曲线增长。

8.如何计算施主与受主电离浓度？（8.如何计算施主与受主电离浓度？（1）可以证明：（对硅、锗）…、 1fD（E）= ―E-E1+”eXp（DF）2kT…、 1fA(E)= 1E-E1+4eXP^"kTA)施主与受主杂质的电离浓度n+=N(1-f(E))= N* 厂DDD 1+2exp(-『kT咬=N(1-fA(E)=——NAe-E1+4exp(-E^a)kT（3）特征：杂质能级与费米能级相同时，施主杂质电离1/3，受主电离1/5。当杂质能级与费米能级相差较大时，杂质几乎全部电离。9.如何分析计算只含一种杂质时半导体材料载流子统计分布的特性？9.E—E 1 E—E、Ncexp(--r-^F)=ND E—E+Nexp(--F-^v)0 1+2eXp(—D丁F) 0建立电中性方程：kT建立电中性方程：0什么叫载流子的简并化及简并化半导体？当费米能级进入导带或价带时，相应的导带底的量子态或价带顶的量子态基本上被电子或空穴所占据，导带中电子数目很多，f（E）＜＜1不成立，或价带中的空穴数目很多，1-f（E）＜＜1不成立，此时电子（空穴）占据量子态的统计分布规律只能采用考虑了泡利不相容原理的费米分布，而不能采用玻尔兹曼分布，这样的情况称为载流子的简并化。发生载流子简并化的半导体称为简并半导体。简并化条件是如何规定的？:ElE牛心 非简井1 0＜码一点了 嗣f击并i 简并简并化半导体有哪些特点？（1）杂质未充分电离（2）孤立的杂质能级将形成杂质能带（3）杂质能带的形成使禁带宽度变窄，杂质电离能减小。第四章半导体的导电性如何描述载流子漂移运动与电流运动之间的关系？（1）漂移速度：载流子在电场作用下沿电场方向作的定向运动称为漂移运动，其平均速度称为漂移速度。电流密度与漂移速度的关系：' nqVd，n+PQVd'P（2）迁移率：v日=T-m2/V.司迁移率的物理意义：单位场强作用下载流子的漂移速度。电流密度r与迁移率的关系'一（四七*pq叮”'电导率与迁移率的关系b-（nq日+pq日）什么叫散射？描述散射有哪些基本概念和基本规律？（1）散射：自由运动的载流子（电子波）与其它粒子（波）发生相互作用从而使自身运动速度大小和方向发生改变的现象称为散射（碰撞）。散射是阻碍载流子漂移运动的根本原因，是导体产生电阻的根本原因，载流子的漂移速度是散射产生阻力和电场作用的动力平衡的结果。（2）散射几率：单位时间内一个载流子受到散射的次数，是从微观上描述散射强弱的特征参数。为何在强电场下会产生欧姆定律的偏离现象？什么叫热载流子及热载流子有效温度？（1）当未加电场：载流子通过散射吸收和发射的声子能量相等，载流子系统与晶格系统处于热平衡状态。（2）当所加的电场较小时：载流子从电场中所获得的能量通过散射全部传给晶格系统，因此载流子系统与晶格系统仍然处于能量平衡状态，此时电导率与电场无关，电流密度与电场的关系服从欧姆定律。（3）当所加电场较大时：载流子从电场中获得的能量大于与晶格系统所交换的能量，因此不再处于热平衡状态下从而形成所谓的热载流子。由于热载流子能量高，速度大，平均自由时间短，因而漂移速度降低，因此此时发生欧姆定律的偏离。此时代表热载流子平均动能大小的温度显然高于晶格的温度，称此温度为热载流子的有效温度Te0什么是耿氏效应？如何解释？耿氏效应：当在半导体（GaAs）,加很高电压时，产生很高频率的电流振荡现象，称为耿氏效应。微分负电导：对多能谷半导体材料，当电场增加到一定时，电子便可获得足够能量，从能谷1跃迁到能谷2,从而产生谷间散射，由于能谷2的电子有效质量大为增加，从而使得跃迁电子的漂移速度发生很大改变而降低，随着电场增加，跃迁电子数的增加，终将形成平均漂移速度反而下降从而使微分电导为负，称此为微分负电导。第五章非平衡载流子什么是平衡载流子浓度？它有哪些基本性质？处于热平衡状态的半导体，在一定温度下，载流子浓度是一定的。这种处于热平衡状态下的载流子浓度，称为平衡载流子浓度。用n0和p0分别表示平衡电子浓度和空穴浓度，其基本性质有：（1）在非简并情况下，它们的乘积满足：nopo=n2（2）本征载流子浓度只是温度的函数（3）在非简并情况下，无论掺杂多少，平衡载流子浓度no和po必定满足nopo=n2，因而它也是非简并导体处于热平衡状态的判据式。什么是非平衡载流子浓度？它有哪些产生方法（注入方法）？如果对半导体施加外界作用，破坏了热平衡的条件，这就迫使它处于与热平衡状态相偏离的状态，称为非平衡状态。处于非平衡状态的半导体，其载流子浓度也不再是no和po，可以比它们多出一部分。比平衡状态多出来的这部分载流子称为非平衡载流子，有时也称过剩载流子。其浓度分别用△□和△?表示，称为非平衡载流子浓度。非平衡载流子的产生(也称注入)方法除光注入外，还可以用其他方法产生非平衡载流子，例如电注入或高能粒子辐照等。什么是小注入条件？为什么说通常所说非平衡载流子都是指非平衡少数载流子？在一般情况下，注入的非平衡载流子浓度比平衡时的多数载流子浓度小的多。对n型材料△□<<n0和知<<n0,满足这个条件的注入称为小注入。即使在小注入的情况下，非平衡少数载流子浓度还是可以比平衡少数载流子浓度大的多，它的影响就显得十分重要了，而相对来说非平衡多数载流子的影响可以忽略。所以实际上往往是非平衡少数载流子起着重要作用，通常说的非平衡少数载流子都是指非平衡少数载流子。光注入的基本条件和基本性质是什么？要使光照产生非平衡载流子，要求光子的能量大于或者等于半导体的禁带宽度。光产生非平衡载流子的特点是产生电子-空穴对，价带电子受光激发跃迁到导带，在价带留下空穴，因此产生的非平衡电子浓度等于价带非平衡空穴浓度。什么叫非平衡载流子复合？通常用哪些参数描述复合过程？当停止非平衡载流子的注入后，已注入的非平衡载流子并不能一直存在下去，也就是原来激发到导带的电子又回到价带，电子和空穴又成对的消失了，使半导体由非平衡态恢复到平衡态。非平衡载流子逐渐消失这一过程称为非平衡载流子的复合。描述复合过程的基本参数是复合率、净复合率、产生率。r 单位时间单位体积内复合消失的电子-空穴对数称为非平衡载流子的复合率G 单位时间单位体积内产生的电子-空穴对数称为非平衡载流子的产生率。什么是非平衡载流子寿命(少数载流子寿命、少子寿命、寿命)？当停止注入之后非平衡载流子平均生存时间称为寿命，用t表示。由于相对于非平衡多数载流子，非平衡少数载流子的影响处于主导的、决定的地位，因而非平衡载流子的寿命常称为少数载流子寿命。简称少子寿命或寿命。非平衡载流子浓度衰减规律是什么？如何证明？寿命的物理意义是什么？血pG)_ Ap()An()=Ap(0)eLdt t衰减规律： 证明： 寿命的物理意义：停止注入后，非平衡载流子浓度衰减到只有初始浓度36.8%时所需的时间即为寿命。什么叫电子准费米能级和空穴准费米能级？当外界的影响破坏了热平衡，使半导体处于非平衡状态，而存在非平衡载流子时，可以认为分别就价带和导带中得电子它们各自基本上处于平衡态，而导带和价带之间处于不平衡状态。因而费米能级和统计分布函数对导带和价带各自仍然是适用的，可以分别引入导带费米能级和价带费米能级，它们都是局部的费米能级，称为“准费米能级”。导带和价带间的不平衡就表现在它们的准费米能级是不重合的。导带的准费米能级也称电子准费米能级，相应地，价带地准费米能级称为空穴准费米能级。非平衡载状态下载流子浓度公式是什么？p=Nexp(-E^)=Nexp(-气一气+气一E)=pexp(-E^v kTv kT 0 kT0 0 0n=Nexp(-E^EF)=Nexp(-J勺士E广臭)=nexp(-E^)c kTc kT 0 kT0 0 0复合机构有哪些类型？各类型的概念是什么？（1） 直接复合：由电子在导带与价带间直接跃迁而引起非平衡载流子的复合过程称为直接复合。（2） 间接复合：深能级杂质和缺陷在禁带中形成深能级，可促进复合过程进行这些促进复合过程的杂质和缺陷称为复合中心。非平衡载流子通过复合中心的进行复合的机构称为间接复合（3） 表面复合：是指在半导体表面发生的复合过程。表面处的杂质和表面特有的缺陷也在禁带形成复合中心能级，因而，就复合机构讲，表面复合仍然是间接复合。（4） 俄歇复合：当载流子从高能量状态跃迁到低能量状态而进行复合时，将多余的能量以声子传递给其它载流子而使其跃迁到更高能级，像这样的复合过程称为俄歇复合。直接复合过程有哪些基本性质（特点、规律）？（1）直接复合几率r:单位体积内始终只有一个电子与一个空穴时，在单位时间里它们相遇而复合的次数称为直接复合几率，用「表示。性质：仅仅是温度的函数，与n、p无关。（2）寿命：决定于直接复合几率、平衡载流子浓度、非平衡载流子浓度。其定量1T=—P7 7 r[（n+p）+Ap]规律为： 0 0 （3）小注入条件下，寿命与非平衡载流子浓度无关，在温度一定时，寿命仅与多数载流子浓度成有关且成反比关系，若多数载流子浓度也不变，则载流子寿命为常数（4）大注入条件下，寿命与非平衡载流子浓度成反比。什么是有效寿命？为什么说寿命是结构灵敏参数？有效寿命决定于材料种类、深能级杂质材料种类及浓度、温度、晶体表面及环境状况、晶格缺陷一系列描述材料结构状态的因素均对寿命产生相应的影响，因此说它是结构灵敏参数，是衡量半导体材料的质量的一个很重要的质量指标在此之前研究非平衡载流子的寿命时，只考虑了半导体内部的复合过程。什么是陷阱效应？什么是陷阱及陷阱中心？当半导体处于非平衡态，出现非平衡载流子时，必然引起杂质能级上电子数目的改变。如果电子增加，说明能级具有收容部分非平衡电子的作用；若是电子减少，则可以看成能级收容空穴的作用。杂质能级的这种积累非平衡载流子的作用就称为陷阱效应。所有杂质能级都有一定的陷阱效应。而把有显著陷阱效应的杂质能级称为陷阱，相应的杂质和缺陷称为陷阱中心。陷阱有哪些基本性质、作用和特点？（1）电子陷阱、空穴陷阱、复合中心的特征rn>>rp、rnvvrp、rn与rp相当（2）陷阱中心非平衡载流子远远超过导带和价带中的非平衡载流子时才有显著的陷阱效应。而且陷阱效应主要是对非平衡少数载流子，而对非平衡多数载流子的陷阱作用不显著。（3）对电子陷阱而言，陷阱能级在费米能级之上，且越接近费米能级，陷阱效应越显著。（4）陷阱的存在大大增长了非平衡态恢复到平衡态的驰豫时间。描述扩散运动的基本参数及其基本规律是什么？扩散流密度S：单位时间通过单位面积的离子数称为扩散流密度，是描述扩散运动的基本参数。Fick扩散定律：1855年德国人Fick通过实验发现扩散流密度与浓度梯度成正

dAp(x)S——Dppdx比 其中：比例系数Do称为扩散系数，单位是cm%,其p物理意义是在单位浓度梯度作用下单位时间单位单位面积所通过的粒子数量。扩散系数决定于粒子的热运动状态及与扩散介质之间的相互作用，与浓度梯度无关。什么是载流子的稳定扩散运动？如何建立并分析求解一维稳定扩散方程？d2Ap(x)Ap(x)D — TOC\o"1-5"\h\zpdx2 t(1)稳定扩散运动及其方程：稳定扩散方程的通解:,、 ，X、 ，X、稳定扩散方程的通解:Ap(x)—Aexp(———)+Bexp(——)无限厚时的特解:x-0,A无限厚时的特解:x-0,Ap—(Ap)0Ap(x)—(Ap)e^p(—二)0LX=8,Ap=017.非稳定一维扩散方程是什么？各项物理意义是什么？17.非稳定一维扩散方程是什么？各项物理意义是什么？dAp八合2ApAp--ar=Dp石r-厂+gp该方程的意义，方程右端：第一项表示由于扩散，单位时间单位体积中积累的空穴数第二项表示由于复合，单位时间单位体积中消失的空穴数第三项表示由于光照，单位时间单位体积中产生的空穴数。方程左端则表示了单位时间单位体积中净增加的空穴数。什么是爱因斯坦关系？有何意义？爱因斯坦关系：通过对非平衡载流子的漂移运动和扩散运动的讨论，明显地看到，迁移率是反映载流子在电场作用下运动难易程度的物理量，而扩散系数反映存在浓度梯度时载流子运动的难易程度。爱因斯坦从理论上找到了扩散系数和迁移率之间的定量关系，DkT即 意义：通过测定迁移率而获得D,进而才可能对非平衡载流子浓度在时空上的分布做出定量分析。什么是连续性方程？其物理意义是什么？连续性方程是非平衡少数载流子同时存在扩散运动和漂移运动时所遵守的运动方程。连dAp八a2Ap ―dAp dEAp、口、、、苛=Dp1XT—七E奇-p'诙-厂+g续性方程的一般表达式为： p右端：第一项为由于扩散运动，单位时间单位体积中积累的空穴数第二、三项为由于漂移运动，单位时间单位体积中积累的空穴数第四项为由于存在复合过程单位时间单位体积中复合消失的空穴数第五项为由于某种因素单位时间单位体积中产生的空穴数（产生率）左端则为单位时间单位体积中空穴的改变量或者说单位体积中空穴随时间的变化率。第六章p-n结什么是p-n结？如何分类？主要工艺方法及其特点是什么？在一块n型（或p型）半导体单晶上，用适当的工艺方法将p型（或n型）杂质掺入其中使这块单晶的不同区域分别具有n型或p型导电类型两者交界面称为p-n结。p-n结可分为两种主要类型突变和线性缓变。生产工艺方法主要有合金法和扩散法，合金法的特点是：所形成的结为突变结；扩散法的特点是：所形成的结为线性扩散结。什么是接触电势差？它有哪些影响因素？Pn结的空间电荷区两端的电势差称为接触电势差，是描述pn结基本性能的最重要的参数。接触电势差的影响因素有：掺杂浓度：越高，接触电势越大。禁带宽度越大，接触电势越大。温度：温度越大，接触电势越小。非平衡条件下pn结将产生哪些变化？（1）势垒的变化：加正向偏压V时（与内建电场方向相反），势垒区的宽度减小，势垒高度下降；反之，加反向偏压时，势垒区宽度增加，势垒高度增加（2）载流子运动的变化：在正向偏压时，在势垒区的边界处将形成将分别形成非平衡少数载流子的积累，从而形成n区或p区的一定范围内少数载流子的扩散电流（像这样产生非平衡少数载流子的方法叫电注入法），但任意截面出的总电流仍然相同。在反向偏压下时，少子浓度梯度很小。⑶能带结构的变化：非平衡时在扩散区由于有非平衡载流子的注入，从而不再具有统一的费米能级，需用准费米能级来描述其能带结构，正反向偏压时准费米能级定性变化。什么是理想p-n结模型？如何获得理想pn结模型条