半導(dǎo)體物理之名詞解釋

1、半導(dǎo)體物理之名詞解釋1 .遷移率參考答案：單位電場作用下，載流子獲得的平均定向運(yùn)動(dòng)速 度，反映了載流子在電場作用下的輸運(yùn)能力，是半導(dǎo)體物理中重要的概念和參數(shù)之一。 遷移率的 表達(dá)式為：=生 m可見，有效質(zhì)量和弛豫時(shí)間（散射）是影響遷移 率的因素。影響遷移率的主要因素有能帶結(jié)構(gòu)（載流子有效 質(zhì)量）、溫度和各種散射機(jī)構(gòu)。n =neu + peep2 .過剩載流子參考答案：在非平衡狀態(tài)下，載流子的分布函數(shù)和濃度將與 熱平衡時(shí)的情形不同。非平衡狀態(tài)下的載流子稱 為非平衡載流子。將非平衡載流子濃度超過熱平 衡時(shí)濃度的部分，稱為過剩載流子。非平衡過剩載流子濃度：in=n-no,Ap = p-po,且滿足

2、電中性條件：加=加?？梢援a(chǎn)生過剩載流子的外界 影響包括光照（光注入）、外加電壓（電注入） 等。對于注入情形，通過光照或外加電壓（如碰撞電 離）產(chǎn)生過剩載流子：np>n2,對于抽取情形，通 過外加電壓使得載流子濃度減?。簄p< n2。3 . n型半導(dǎo)體、p型半導(dǎo)體N型半導(dǎo)體：也稱為電子型半導(dǎo)體.N型半導(dǎo)體 即自由電子濃度遠(yuǎn)大于空穴濃度的雜質(zhì)半導(dǎo)體.在純凈的硅晶體中摻入五價(jià)元素（如磷），使之取代晶格中硅原子的位置，就形成了 N型半導(dǎo)體. 在N型半導(dǎo)體中，自由電子為多子，空穴為少子， 主要靠自由電子導(dǎo)電.自由電子主要由雜質(zhì)原子 提供，空穴由熱激發(fā)形成.摻入的雜質(zhì)越多，多子 （自由電子）的

3、濃度就越高，導(dǎo)電性能就越強(qiáng).P型半導(dǎo)體：也稱為空穴型半導(dǎo)體.P型半導(dǎo)體即 空穴濃度遠(yuǎn)大于自由電子濃度的雜質(zhì)半導(dǎo)體.在純凈的硅晶體中摻入三價(jià)元素（如硼），使之取代晶格中硅原子的位子，就形成P型半導(dǎo)體.在P 型半導(dǎo)體中，空穴為多子，自由電子為少子，主要 靠空穴導(dǎo)電.空穴主要由雜質(zhì)原子提供，自由電子 由熱激發(fā)形成.摻入的雜質(zhì)越多，多子（空穴）的 濃度就越高，導(dǎo)電性能就越強(qiáng).4 .能帶當(dāng)N個(gè)原子處于孤立狀態(tài)時(shí)，相距較遠(yuǎn)時(shí)，它 們的能級是簡并的，當(dāng)N個(gè)原子相接近形成晶體 時(shí)發(fā)生原子軌道的交疊并產(chǎn)生能級分裂現(xiàn)象。當(dāng) N很大時(shí)，分裂能級可看作是準(zhǔn)連續(xù)的，形成能 帶。5 .能帶理論這是討論晶體（包括金屬、絕緣

4、體和半導(dǎo)體的晶 體）中電子的狀態(tài)及其運(yùn)動(dòng)的一種重要的近似理 論。它把晶體中每個(gè)電子的運(yùn)動(dòng)看成是獨(dú)立的在 一個(gè)等效勢場中的運(yùn)動(dòng)，即是單電子近似的理 論；對于晶體中的價(jià)電子而言，等效勢場包括原 子實(shí)的勢場、其他價(jià)電子的平均勢場和考慮電子 波函數(shù)反對稱而帶來的交換作用，是一種晶體周 期性的勢場。能帶理論就是認(rèn)為晶體中的電子是 在整個(gè)晶體內(nèi)運(yùn)動(dòng)的共有化電子，并且共有化電 子是在晶體周期性的勢場中運(yùn)動(dòng)；結(jié)果得到：共 有化電子的本征態(tài)波函數(shù)是 Bloch函數(shù)形式， 能量是由準(zhǔn)連續(xù)能級構(gòu)成的許多能帶。6 .有效質(zhì)量7 .回旋共振8 .空穴空穴是未被電子占據(jù)的空量子態(tài)，代表價(jià)帶頂附 近的電子激發(fā)到導(dǎo)帶后留下的

5、價(jià)帶空狀態(tài)， 是一 種為討論方便而假設(shè)的粒子。9 .深能級半導(dǎo)體中的深能級雜質(zhì)原子對其價(jià)電子的束縛 比較緊，則其產(chǎn)生的能級在半導(dǎo)體能帶中位于禁 帶較深處（即比較靠近禁帶中央），故稱為深能 級雜質(zhì)。雜質(zhì)電離能大，施主能級遠(yuǎn)離導(dǎo)帶底， 受主能級遠(yuǎn)離價(jià)帶頂。深能級雜質(zhì)有三個(gè)基本 特點(diǎn)：一、是不容易電離，對載流子濃度影響不大。二、是一般會(huì)產(chǎn)生多重能級，甚至既產(chǎn)生施主能 級也產(chǎn)生受主能級。三、是能起到復(fù)合中心作用，使少數(shù)載流子壽命 降低四、是深能級雜質(zhì)電離后變?yōu)閹щ娭行?，對載流 子起散射作用，使載流子遷移率減小，導(dǎo)電性 能下降。10 .激子在半導(dǎo)體中，如果一個(gè)電子從滿的價(jià)帶激發(fā)到空 的導(dǎo)帶上去，則在價(jià)帶

6、內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)空穴，而在導(dǎo) 帶內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)電子，從而形成一個(gè)電子-空穴對。 空穴帶正電，電子帶負(fù)電，它們之間的庫侖吸引 互作用在一定的條件下會(huì)使它們在空間上束縛 在一起，這樣形成的復(fù)合體稱為激子。11 .有效能態(tài)密度對導(dǎo)帶中不同能級上所有的電子，看作是處于導(dǎo) 帶底Ec,密度為Nc的能級上。這里的Nc就是 電子有效能態(tài)密度，對于價(jià)帶中的空穴同理。12 .費(fèi)米能級費(fèi)米能級標(biāo)志電子填充能級的水平。費(fèi)米能級位 于禁帶之中（即位于價(jià)帶之上，導(dǎo)帶之下），費(fèi) 米能級是量子態(tài)是否被電子占據(jù)的分界線。在熱 力學(xué)溫度0K時(shí)，能量高于費(fèi)米能級的量子態(tài)基 本是空的，能量低于費(fèi)米能級的量子態(tài)基本上全 部被電子所占據(jù)。對于N型

7、半導(dǎo)體費(fèi)米能級在禁帶中央以上；摻 雜濃度越大，費(fèi)米能級離禁帶中央越遠(yuǎn)，越靠近 導(dǎo)帶底部對于P型半導(dǎo)體費(fèi)米能級在禁帶中央以下；摻雜 濃度越大，費(fèi)米能級離禁帶中央越遠(yuǎn)，越靠近價(jià) 帶頂部13 .費(fèi)米分布費(fèi)米分布：“e)=f表示能量為E的能級被電子占據(jù) e 1的幾率，而1-f(E)表示能級被空穴占據(jù)的幾率。14 .聲學(xué)波、光學(xué)波聲學(xué)波：基元的整體運(yùn)動(dòng)。光學(xué)波：非共價(jià)鍵性化合物基元中原子的相對運(yùn)動(dòng)。聲學(xué)波：頻率較低，接近聲波頻率。光學(xué)波：1頻率較高，與紅外光頻率相近。2有偶極矩，可與光波相互作用。15 .散射機(jī)制(1)載流子散射的原因：只要是破壞晶格周期 性勢場，(即能夠產(chǎn)生附加勢場的因素)， 就都是散

8、射載流子的根源。(2)散射分為：晶格振動(dòng)散射，雜質(zhì)電離散射，還有等能 谷散射，中性雜質(zhì)散射，位錯(cuò)散射等。(3)雜質(zhì)電離散射半導(dǎo)體電離的施主或受主雜質(zhì)是帶電的離 子，在他們周圍有庫倫勢場，當(dāng)載流子從 離子周圍通過時(shí)，由于庫倫勢場的作用， 載流子會(huì)被散射。3電離雜質(zhì)散射P*NT”( N是電離雜質(zhì)濃 度)，隨著溫度升高，散射幾率變小。(4)使用條件：低溫時(shí)比較重要(5)晶格振動(dòng)散射橫聲學(xué)波和橫光學(xué)波不起作用。只有長波起作用長聲學(xué)縱波：因?yàn)榭v長聲學(xué)波會(huì)使晶體產(chǎn) 生體變一一原子分布發(fā)生疏密變化，則將導(dǎo)致禁 帶寬度隨之發(fā)生變化，即能帶極值在晶體中出現(xiàn) 波動(dòng)，從而使得載流子的勢能發(fā)生了改變， 即產(chǎn) 生了周期

9、性勢場之外的附加勢場一一稱為形變 勢，所以就將散射載流子。P工m*T2 , ac長光學(xué)縱波：對于極性晶體（如碎化錢） 中的載流子，縱長光學(xué)波散射作用較大，因?yàn)檫@ 種格波在晶體中會(huì)產(chǎn)生局部的極化電場一一附 加勢場。使用條件：高溫時(shí)比較重要16 .間接復(fù)合電子和空穴通過禁帶中的能級（復(fù)合中心）復(fù)合。復(fù)合中心指的是晶體中的一些雜質(zhì)或缺陷， 他們 在禁帶中引入離導(dǎo)帶底和價(jià)帶頂都比較遠(yuǎn)的局 域化能級，即復(fù)合中心能級。在間接復(fù)合過程中， 電子躍遷到負(fù)荷中心能級。然后再躍遷到價(jià)帶的 空狀態(tài)，使電子和空穴成對消失。換一種說法是 復(fù)合中心從導(dǎo)帶俘獲一個(gè)電子，再從價(jià)帶俘獲一 個(gè)空穴，完成電子與空穴的復(fù)合。17 .

10、愛因斯坦關(guān)系18 .連續(xù)性方程19 .擴(kuò)散長度公式：空穴的擴(kuò)散長度Lp = ,D77含義：Lp是空穴在一邊擴(kuò)散一邊復(fù)合過程中其濃度減 少到1/e時(shí)所擴(kuò)散的距離。它標(biāo)志著非平衡載流子深入樣品的平均距離。擴(kuò)散長 度與非平衡少子的擴(kuò)散系數(shù)和壽命有關(guān)系。20 .熱載流子在強(qiáng)電場作用下，半導(dǎo)體中載流子的平均動(dòng)能顯 著超過熱平衡載流子的平均動(dòng)能。這種被顯著加 熱了的載流子稱為熱載流子。有關(guān)現(xiàn)象通常稱熱 電子現(xiàn)象。所謂熱載流子，是指比零電場下的載流子具有更 高平均動(dòng)能的載流子。零電場下，載流子通過吸 收和發(fā)射聲子與晶格交換能量，并與之處于熱平 衡狀態(tài)，其溫度與晶格溫度相等。在有電場的作 用存在時(shí)，載流子可以

11、從電場直接獲取能量， 而 晶格卻不能。晶格只能借助載流子從電場間接獲 取能量，就從電場獲取并積累能量又將能量傳遞 給晶格的穩(wěn)定之后，載流子的平均動(dòng)能將高于晶 格的平均動(dòng)能，自然也高于其本身在零電場下的 動(dòng)能，成為熱載流子。對于MO鐳件，由于溝道存在熱載流子，將引起 陷阱（氧化層陷阱、界面陷阱）產(chǎn)生，導(dǎo)致器件特 性的退化。表現(xiàn)為漏電流減少，跨導(dǎo)減小，及閾 值電壓漂移等。21 .耗盡近似在空間電荷中，與電離雜質(zhì)濃度相比，自由載流 子濃度可以忽略，這稱為耗盡近似。22 .載流子壽命是指非平衡載流子中非平衡電子衰減到原來數(shù)值的 1/e所需的時(shí)間。載流子的壽命與復(fù)合率有關(guān)，復(fù)合率越大， 壽命越短。23

12、.擴(kuò)散系數(shù)定義在單位時(shí)間內(nèi)通過單位面積的載流子數(shù)目為擴(kuò)散流密度S. 則其中D就是擴(kuò)散系數(shù)，N是載流子密度。擴(kuò)散系數(shù)與半導(dǎo)體中的密度差異有關(guān)。24 .陷阱效應(yīng) 雜質(zhì)能級積累非平衡載流子的作用就稱為陷阱 效應(yīng)。陷阱效應(yīng)是指非平衡載流子落入位于禁帶中的 雜質(zhì)或缺陷能級Et中，使在Et上的電子或空穴 的填充情況比熱平衡時(shí)有較大的變化，從引起 nwAp,（如何沒有陷阱存在時(shí)，雜質(zhì)半導(dǎo)體中 產(chǎn)生非平衡載流子的AnMAp,如果存在陷阱， 一部分非平衡載流子就會(huì)落入陷阱之中， 僅僅是 落入位于禁帶中的雜質(zhì)或缺陷能級Et中，并沒 有復(fù)合，從而使得np）這種效應(yīng)對瞬態(tài) 過程的影響很重要。【間接復(fù)合效應(yīng)是指非平衡載

13、流子通過位于禁 帶中特別是位于禁帶中央的雜質(zhì)或缺陷能級 Et而逐漸消失的效應(yīng)，Et的存在可能大大促進(jìn) 載流子的復(fù)合；止匕外，最有效的復(fù)合中心在禁帶中央，而最有效的陷阱能級在 費(fèi)米能級附近。一般來說，所有的雜質(zhì)或缺陷能級都有某種程度的陷阱效應(yīng)，而且陷阱 效應(yīng)是否成立還與一定的外界條件有關(guān)?！?5 .平均自由程與擴(kuò)散長度有何不同？平均自 由時(shí)間與非平衡載流子的壽命又有何不同？平均自由程是在連續(xù)兩次散射之間載流子自由運(yùn)動(dòng)的平均路程。而擴(kuò)散長度則是非平衡載流子深入樣品的平均距離。它們的不同之處 在于平均自由程由散射決定，而擴(kuò)散長度由擴(kuò)散系數(shù)和材料的壽命來決定。平均自由時(shí)間是載流子連續(xù)兩次散射平均所需的

14、自由時(shí)間，非平衡載流子的壽命是指非平衡載流子的平均生存時(shí)間。前者與散射有 關(guān)，散射越弱，平均自由時(shí)間越長；后者 由復(fù)合幾率決定，它與復(fù)合幾率成反比關(guān)系。26 .雜質(zhì)的擴(kuò)散有哪兩種類型間隙式擴(kuò)散和替位式擴(kuò)散【Na、K、Fe、Cu、Au在半導(dǎo)體中為間隙式 雜質(zhì)，擴(kuò)散系數(shù)要比替位式雜質(zhì)大67個(gè)數(shù)量 級，摻入它們會(huì)污染器件，導(dǎo)致器件無法使用?！?7 .雪崩擊穿、齊納擊穿以及，摻雜濃度和禁帶寬度對他們的影響齊納擊穿：在高摻雜的情況下，因耗盡層寬度很 小，不大的反向電壓就可在耗盡層形成很強(qiáng)的電 場，而直接破壞共價(jià)鍵，使價(jià)電子脫離共價(jià)鍵束 縛，產(chǎn)生電子一空穴對，致使電流急劇增大，這 種擊穿稱為齊納擊穿。也稱

15、為隧道擊穿。齊納擊 穿是暫時(shí)性的，可以恢復(fù)。齊納擊穿一般發(fā)生在低反壓、高摻雜的情況下。雪崩擊穿：材料摻雜濃度較低的PN吉中，當(dāng)PN 結(jié)反向電壓增加時(shí)，空間電荷區(qū)中的電場隨著增 強(qiáng)。這樣通過空間電荷區(qū)的電子和空穴， 就會(huì)在 電場作用下，使獲得的能量增大。在晶體中運(yùn)行 的電子和空穴將不斷的與晶體原子發(fā)生碰撞， 通 過這樣的碰撞可使束縛在共價(jià)鍵中的價(jià)電子碰 撞出來，產(chǎn)生自由電子-空穴對。新產(chǎn)生的載流 子在電場作用下撞出其他價(jià)電子，又產(chǎn)生新的自 由電子和空穴對。如此連鎖反應(yīng)，使得阻擋層中 的載流子的數(shù)量雪崩式地增加，流過 PN結(jié)的電 流就急劇增大擊穿PN結(jié)，這種碰撞電離導(dǎo)致?lián)?穿稱為雪崩擊穿，也稱為電

16、子雪崩現(xiàn)象。雪崩擊穿有正溫度系數(shù)。而齊納擊穿有負(fù)溫度系 數(shù)?？梢岳眠@一點(diǎn)減小溫漂。28 .說明肖特基二極管與PN結(jié)二極管電流輸運(yùn) 機(jī)制的不同點(diǎn)；這種輸運(yùn)機(jī)制的不同，對 器件性能有何影響。肖特基二極管和PN結(jié)二極管具有類似的電 流一電壓關(guān)系，即它們都具有單向?qū)щ娦?；但?者又具有區(qū)別于后者的一下顯著特點(diǎn)：首先，就載流子的運(yùn)動(dòng)形式而言，PN結(jié)正 向?qū)〞r(shí)，由n區(qū)注入p區(qū)的電子或由p區(qū)注入n 區(qū)的空穴，都是少數(shù)載流子，它們先形成一定的 積累，然后靠擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)形成電流。這樣引起電荷 存儲(chǔ)效應(yīng)，嚴(yán)重影響pn結(jié)的高頻性能。而肖特 基二極管的正向電流，主要是由半導(dǎo)體中的多數(shù)載流子進(jìn)入金屬形成的。它是多 數(shù)載

17、流子器件，不存在電荷存儲(chǔ)效應(yīng)。因此，肖特基二極管比pn結(jié)二極管有更好的高 頻特性。其次，對于同樣的使用電流，肖特基二極管 比pn結(jié)二極管具有更低的正向?qū)妷?，一?為0.3V左右。正因?yàn)橛幸陨咸攸c(diǎn)，肖特基二極管在高速集 成電路、微波技術(shù)等多領(lǐng)域都有很重要的應(yīng)用。29 .歐姆接觸歐姆接觸指的是它不產(chǎn)生明顯的附加阻抗， 而且不會(huì)使半導(dǎo)體內(nèi)部的平衡載流子濃度發(fā)生 顯著的改變。是金屬-半導(dǎo)體接觸的非整流接觸，具有線 性和對稱的電流-電壓關(guān)系，無整流特性；電阻 很低，壓降很小，且在結(jié)兩邊都能形成電流，不 會(huì)使半導(dǎo)體內(nèi)部的平衡載流子濃度發(fā)生顯著的 變化。欲形成好的歐姆接觸，有二個(gè)先決條件：(1)金屬與半

18、導(dǎo)體間有低的勢率高度 (Barrier Height)(2)半導(dǎo)體有高濃度的雜質(zhì)摻入(N叁 10EXP12 cm-3)1半導(dǎo)體表面薄層形成高摻雜，使半導(dǎo)體與金屬 接觸時(shí)形成很薄的表面耗盡層以至發(fā)生隧道效 應(yīng)，具有較小的接觸電阻；2 .半導(dǎo)體表面做粗糙，形成大量的復(fù)合中心，使 表面耗盡區(qū)的復(fù)合成為控制電流的主要機(jī)構(gòu)，降低接觸電阻；3 .選擇使用低勢壘歐姆接觸。30 .熱電子發(fā)射效應(yīng)熱電子發(fā)射效應(yīng)：載流子具有足夠的熱能 時(shí)，電荷流過勢壘的過程。對Ge、Si、GaAs等 有較高載流子遷移率的半導(dǎo)體，它們的肖特基勢 壘電流輸運(yùn)機(jī)構(gòu)主要是多數(shù)載流子的熱發(fā)射。特基二極管的正向電流，主要是由半導(dǎo)體中的多數(shù)

19、載流子進(jìn)入金屬形成的。這種電流的載流子靠的 就是熱電子發(fā)射。31 .鏡像力降低效應(yīng)又稱肖特基效應(yīng)，金屬與半導(dǎo)體接觸時(shí)由于功函 數(shù)的不同，在系統(tǒng)達(dá)到熱平衡之后，在半導(dǎo)體表 面區(qū)域產(chǎn)生凈電荷。這種凈電荷會(huì)在金屬感應(yīng)形 成鏡像電荷，二者形成鏡像力，這種鏡像力作用 引起肖特基勢壘降低的現(xiàn)象。32 .表面態(tài)半導(dǎo)體表面由于體內(nèi)周期場的終止形成不飽 和鍵以及不可避免的沾污，在表面處引起局域化 的電子狀態(tài)。表面態(tài)可以是施主型，也可以是受 主型。理想表面是指表面層中原子排列的對稱性與體內(nèi)原子完全相同，且表面上不附著任何原子 或分子的半無限晶體表面（即晶體的自由表面）。 當(dāng)一塊半導(dǎo)體突然被中止時(shí)，表面理想的周期性

20、 晶格發(fā)生中斷，從而導(dǎo)致禁帶中出現(xiàn)電子態(tài)（能 級），該電子態(tài)稱為表面態(tài)（Tamm state）33 .親和勢真空能級與導(dǎo)帶底能量差，即。導(dǎo)帶底電子逸出 體外所需要的最小能量。34 .表面勢金屬與半導(dǎo)體接觸，由于其功函數(shù)的不同，發(fā)生 電子轉(zhuǎn)移，從而產(chǎn)生接觸電勢差。當(dāng)金屬與半導(dǎo) 體緊密接觸（間距減小到原子間距）時(shí)，整個(gè)接 觸電勢差全部降落在半導(dǎo)體表面，形成表面空間 電荷區(qū)，使能帶發(fā)生彎曲，引起半導(dǎo)體表面和內(nèi) 部之間存在電勢差，即表面勢。35 .肖特基勢壘（高度）金屬-半導(dǎo)體結(jié)中從金屬到半導(dǎo)體的勢壘。36 .高表面態(tài)密度釘扎 若n型半導(dǎo)體表面存在受主型表面態(tài)，它們將從 半導(dǎo)體體內(nèi)奪取電子而帶負(fù)電，使

21、半導(dǎo)體表面形 成正的空間電荷區(qū)即電子勢壘。當(dāng)半導(dǎo)體表面態(tài) 密度很大時(shí)，表面勢的變化引起表面態(tài)上的電子 數(shù)目的變化比勢壘區(qū)中電子數(shù)目的變化大很多 倍，屏蔽了與金屬接觸的影響，使半導(dǎo)體內(nèi)的勢 壘高度與金屬功函數(shù)幾乎無關(guān)，完全由表面態(tài)為 電中性時(shí)的費(fèi)米能級位置決定，這時(shí)的勢壘高度 被稱為高表面態(tài)密度釘扎。37 .簡并半導(dǎo)體簡并半導(dǎo)體(degenerate semiconductor)是雜質(zhì)半導(dǎo)體的一種，它具有較高的摻雜濃度，因 而它表現(xiàn)得更接近金屬。導(dǎo)帶中量子態(tài)被電子占 據(jù)(或價(jià)帶中量子態(tài)被空穴占據(jù))的概率比較大， 必須考慮泡利不相容原理的限制。這時(shí)玻耳茲曼 分布函數(shù)不再適用，而必須應(yīng)用費(fèi)米分布函數(shù)

22、來 分析能帶中的載流子統(tǒng)計(jì)分布問題。這種情況稱 為載流子簡并化，發(fā)生載流子簡并化的半導(dǎo)體稱 為簡并半導(dǎo)體。載流子濃度很高溫度較低 有效質(zhì)量m*較小。Ec-Ef<=0 簡并0V Ec-Ef<=2.3KT 弱簡并Ec-Ef>2.3KT 非簡并38 .半導(dǎo)體激光器工作原理39 .電導(dǎo)-霍爾效應(yīng)聯(lián)合測量法利用霍爾系數(shù)和電導(dǎo)率的聯(lián)合測量，可以用來確 定半導(dǎo)體的導(dǎo)電類型和載流子濃度。通過測量 霍爾系數(shù)與電導(dǎo)率隨溫度的變化，可以確定半導(dǎo) 體的禁帶寬度、雜質(zhì)電離能及遷移率的溫度系數(shù) 等基本參數(shù)?；魻栃?yīng)是一種電流磁效應(yīng)(如圖 1)。當(dāng)半導(dǎo)體樣品通以電流Is,并加一 垂直于電流的磁場B,則在樣

23、品兩側(cè)產(chǎn)生一橫向電勢差 Uh,這種現(xiàn)象稱為 霍爾 效應(yīng)”，Uh稱為霍爾電壓，RhIsBUh =-Y-(1)則:(2)二 UHdRh叫做霍爾系數(shù)，d為樣品厚度。對于P型半導(dǎo)體樣品，RH = q1p（3）式中q為空穴電荷電量，p為半導(dǎo)體載流子空穴濃度。對于n型半導(dǎo)體樣品，RH = U（4）式中為n電子電荷電量。對于電子、空穴混合導(dǎo)電的情況，在計(jì)算 Rh時(shí)應(yīng)同時(shí)考慮兩種載流子在磁 場偏轉(zhuǎn)下偏轉(zhuǎn)的效果。對于球形等能面的半導(dǎo)體材料，可以證明：2、A（p-nb）RH =2q（P nb） n式中b =下丁 ,即、即分別為電子和仝穴的遷移率，A為作爾因子，A的大 p小與散射機(jī)理及能帶結(jié)構(gòu)有關(guān)。從霍爾系數(shù)的表達(dá)

24、式可以看出：由 Rh的符號(hào)可以判斷載流子的型，正為 P 型，負(fù)為N型。由Rh的大小可確定載流子濃度，還可以結(jié)合測得的電導(dǎo)率算出 如下的霍爾遷移率四四二|Rh|(T (8)對于P型半導(dǎo)體 四=四，對于N型半導(dǎo)體 陽二卬霍爾系數(shù)Rh可以在實(shí)驗(yàn)中測量出來，表達(dá)式為RH =U h dIsB(9)式中Uh、Is、d, B分別為霍爾電勢、樣品電流、樣品厚度和磁感應(yīng)強(qiáng)度。單位 分別為伏特（V）、安培（A）,米（m）和特斯拉（T）。但為與文獻(xiàn)數(shù)據(jù)相對應(yīng), 一般所取單位為Uh伏（V）、Is毫安（mA）、d厘米（cm）、B高斯（Gs） 則霍爾系數(shù)Rh的單位為厘米3/庫侖（cm%）。但實(shí)際測量時(shí)，往往伴隨著各種熱磁

25、效應(yīng)所產(chǎn)生的電位疊加在測量值 Uh上, 引起測量誤差。為了消除熱磁效應(yīng)帶來的測量誤差，可采用改變流過樣品的電 流方向及磁場方向予以消除。2 .霍爾系數(shù)與溫度的關(guān)系Rh與載流子濃度之間有反比關(guān)系，當(dāng)溫度不變時(shí)，載流子濃度不變，Rh不變，而當(dāng)溫度改變時(shí)，載流子濃度發(fā)生，Rh也隨之變化。實(shí)驗(yàn)可得|Rh |隨溫度T變化的曲線。3 .半導(dǎo)體電導(dǎo)率在半導(dǎo)體中若有兩種載流子同時(shí)存在，其電導(dǎo)率b為(r=qpu+qnun(10)實(shí)驗(yàn)中電導(dǎo)率6可由下式計(jì)算出(r=I/ p =Il/Ud(11)式中為p電阻率，I為流過樣品的電流，U> l分別為兩測量點(diǎn)間的電壓降和長 度，a為樣品寬度，d為樣品厚度。40 .霍

26、爾效應(yīng)載流子在磁場中受到洛倫茲力的作用而發(fā)生偏 轉(zhuǎn)，電子或空穴在極板上聚集，從而在兩極板之 間出現(xiàn)電勢差的效應(yīng)叫做霍爾效應(yīng)。41 .電子親和能電子親和能是指真空的自由電子能級與導(dǎo)帶底 能級之間的能量差，也就是把導(dǎo)帶底的電子拿出 到真空去而變成自由電子所需要的能量。電子親和能有如下特點(diǎn)：(1)大多數(shù)元素原子的第一電子親和能是負(fù)值， 少數(shù)是正值。這一點(diǎn)與電離能不同。(2)第一親和能值較小，與電離能相比，元素 的第一電子親和能的絕對值要小得多。(3)第二電子親和能是正值。這是因?yàn)槭挂粋€(gè) 負(fù)一價(jià)的離子再結(jié)合一個(gè)電子必須克服負(fù)離子 與電子間的靜電排斥力，克服排斥力需要吸收能 量。42 .硅的導(dǎo)帶特點(diǎn)硅的

27、導(dǎo)帶極小值發(fā)生在100軸0.8Kx處,有6 個(gè)彼此對稱的能谷，等能面是旋轉(zhuǎn)橢球面，旋轉(zhuǎn) 軸是100軸，可以表示成43 .錯(cuò)的導(dǎo)帶特點(diǎn)錯(cuò)的導(dǎo)帶極小值發(fā)生在111方向的布里淵區(qū)邊界上，有4個(gè)彼此對稱的能谷，等能面是旋轉(zhuǎn) 橢球面）旋轉(zhuǎn)軸是111軸）44 .碑化錢的導(dǎo)帶特點(diǎn) 簡明教程P4245 .影響平帶電壓VFB的因素LD金屬與半導(dǎo)體功函數(shù)爰.例加，當(dāng)小及時(shí).將導(dǎo)致。T特性向奧駢用方向移動(dòng).如圖修復(fù)平鼾在金屬上所加I的電壓就是ir -It/ *一產(chǎn)皿一q12）界面電荷.假設(shè)在久.中距離金屬-豆心界血犬處仃忸亞電苻，將步致11,特性向負(fù)柵壓方向打不£七1 ：_H地訊號(hào)電荷用C- Y得性白虎.

28、甘45.隧道二極管移班如圜恢復(fù)甲揩在金屬上所加的電壓就是1在集際半導(dǎo)體中.這四種囚索視同時(shí)存在時(shí)，所以實(shí)藤、0$結(jié)構(gòu)的平帶電維為-尤1 ip tx I:+I.-J< -H一福庠人看匕加科值="T電凡上圖為番性初。下的*;二電時(shí)d rtfcfitH安£1方朋美,因?yàn)榇┌杓腗ifl_.yUSuHnrl小。由f 建,'二*括犬相巧亞帆也整Qs ,定加3gMm山于詼小.嗎可a誓E的皿串餐氓也用叩，第馬部土勃楣相忸用什刈國小普:：；修遛二班曾曲-修甲的pl國網(wǎng)猶用巾卜曲田口隼所酬能是前光立奈良解良1所承力H型二微膏在四和不同第壓下的離受靜杳電直-也樂腫性WRJ?電流

29、（u2i陶i.mnu。熱電itflhgj tlEIlO明郁分用解46 .為什么雙異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體激光器比同質(zhì)結(jié)半 導(dǎo)體激光器有低得多的閾值電流密度異質(zhì)結(jié)就是由帶隙及折射率都不同的兩種半導(dǎo) 體材料構(gòu)成的PN結(jié)。同質(zhì)結(jié)就是同一種半導(dǎo)體 形成的結(jié)。雙異質(zhì)結(jié)是利用不同折射率的材料對 光波進(jìn)行限制，利用不同帶隙的材料對載流子進(jìn) 行限制。拿P-P-N型雙異質(zhì)結(jié)激光器來說，注入 到“結(jié)”界面處的載流子受到異質(zhì)結(jié)的阻擋.形 成很好的側(cè)向限制,產(chǎn)生所謂的超注入現(xiàn)象。 這 就像是十字路口堵車一樣，這些載流子擠在一 塊，導(dǎo)致密度顯著增加，只要加很小的泵浦電壓 即可以實(shí)現(xiàn)粒子束反轉(zhuǎn)。而同質(zhì)結(jié)激光器則沒有 這種情況，它的能

30、帶圖不像雙異質(zhì)結(jié)的那樣在“結(jié)”處有褶皺，而是平坦的，載流子不會(huì)在“結(jié)” 處擁堵，密度遠(yuǎn)小于雙異質(zhì)結(jié)在“結(jié)”處的載流 子密度。這導(dǎo)致了泵浦時(shí)它們閾值電流密度的差 異。47 .耿氏效應(yīng)耿氏效應(yīng)(Gunn effect )是1963年，由耿氏 (J. B. Gunn)發(fā)現(xiàn)的一種效應(yīng)。當(dāng)高于臨界值 的恒定直流電壓加到一小塊N型碑化錢相對面 的接觸電極上時(shí)，便產(chǎn)生微波振蕩。在 N型碑化 錢薄片的二端制作良好的歐姆接觸電極，并加上直流電壓使產(chǎn)生的電場超過 3kV/cm時(shí)，由于碑 化錢的特殊性質(zhì)就會(huì)產(chǎn)生電流振蕩，其頻率可達(dá)10八9Hz ,這就是耿氏二極管。這種在半導(dǎo)體本 體內(nèi)產(chǎn)生高頻電流的現(xiàn)象稱為耿氏效應(yīng)。碑化錢的能帶結(jié)構(gòu)中，導(dǎo)帶有兩個(gè)能谷，兩能谷 的能隙為0。36eV。把珅化為材料置于外電場中 時(shí)，外電場的作用使體內(nèi)電子在能谷之間躍遷， 導(dǎo)致其電導(dǎo)率隨電場的增加時(shí)而增加，時(shí)而減 小，從而形成了體內(nèi)的高頻振蕩現(xiàn)象。48 .PN結(jié)反向偏壓下偏離實(shí)際的因素勢壘產(chǎn)生電流對反向電流的影響少勢壘復(fù)合電流對正向小電流特性的影響日之大注入對PN結(jié)正向大電流特性仁 =49 .重?fù)诫s禁帶寬度變窄的原因雜質(zhì)能級都在禁帶中，以N型半導(dǎo)