半導(dǎo)體物理知識(shí)整理

半導(dǎo)體物理知識(shí)整理基礎(chǔ)知識(shí)導(dǎo)體,絕緣體和半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)有什么不同？并以此說明半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理（兩種載流子參與導(dǎo)電）與金屬有何不同？導(dǎo)體：能帶中一定有不滿帶半導(dǎo)體：T=0K，能帶中只有滿帶和空帶；T>0K，能帶中有不滿帶禁帶寬度較小，一般小于2eV絕緣體：能帶中只有滿帶和空帶禁帶寬度較大，一般大于2eV在外場(chǎng)的作用下，滿帶電子不導(dǎo)電，不滿帶電子可以導(dǎo)電總有不滿帶的晶體就是導(dǎo)體，總是沒有不滿帶的晶體就是絕緣體半導(dǎo)體不時(shí)最容易導(dǎo)電的物質(zhì)，而是導(dǎo)電性最容易發(fā)生改變的物質(zhì)，用很方便的方法，就可以顯著調(diào)節(jié)半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性金屬中的電子，只能在導(dǎo)帶上傳輸，而半導(dǎo)體中的載流子：電子和空穴，卻能在兩個(gè)通道：價(jià)帶和導(dǎo)帶上分別傳輸信息什么是空穴?它有哪些基本特征？以硅為例，對(duì)照能帶結(jié)構(gòu)和價(jià)鍵結(jié)構(gòu)圖理解空穴概念。當(dāng)滿帶附近有空狀態(tài)k’時(shí)，整個(gè)能帶中的電流，以及電流在外場(chǎng)作用下的變化，完全如同存在一個(gè)帶正電荷e和具有正有效質(zhì)量|叫*|、速度為v（k’）的粒子的情況一樣，這樣假想的粒子稱為空穴半導(dǎo)體材料的一般特性。電阻率介于導(dǎo)體與絕緣體之間對(duì)溫度、光照、電場(chǎng)、磁場(chǎng)、濕度等敏感（溫度升高使半導(dǎo)體導(dǎo)電能力增強(qiáng)，電阻率下降；適當(dāng)波長(zhǎng)的光照可以改變半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力）性質(zhì)與摻雜密切相關(guān)（微量雜質(zhì)含量可以顯著改變半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力）費(fèi)米統(tǒng)計(jì)分布與玻耳茲曼統(tǒng)計(jì)分布的主要差別是什么？什么情況下費(fèi)米分布函數(shù)可以轉(zhuǎn)化為玻耳茲曼函數(shù)。為什么通常情況下，半導(dǎo)體中載流子分布都可以用玻耳茲曼分布來描述。費(fèi)米分布受到了泡利不相容原理的限制，而在E-EF>>k0T的條件下，泡利原理失去作用，可以化簡(jiǎn)為玻爾茲曼分布。在半導(dǎo)體中，最常遇到的情況是費(fèi)米能級(jí)EF位于禁帶內(nèi)，而且與導(dǎo)帶底和價(jià)帶頂?shù)木嚯x遠(yuǎn)大于k0T，所以，對(duì)導(dǎo)帶中的所有量子態(tài)來說，被電子占據(jù)的概率一般都滿足f（E）<<1,故半導(dǎo)體導(dǎo)帶中的電子分布可以用電子的玻爾茲曼分布函數(shù)描寫由電子能帶圖中費(fèi)米能級(jí)的位置和形態(tài)（如，水平、傾斜、分裂），分析半導(dǎo)體材料特性。水平：熱平衡傾斜：費(fèi)米能級(jí)朝哪邊下傾斜，電子就往哪個(gè)方向流動(dòng)，而電流的流動(dòng)就是相反的方向，傾斜越大，電子流動(dòng)程度越強(qiáng)，電流越大分裂：摻雜（準(zhǔn)費(fèi)米能級(jí)）何謂準(zhǔn)費(fèi)米能級(jí)？它和費(fèi)米能級(jí)的區(qū)別是什么？當(dāng)外界有很大能量注入，或者很多載流子注入時(shí)，載流子的數(shù)量會(huì)發(fā)生突然的變化，不再遵循費(fèi)米-狄拉克分布，費(fèi)米能級(jí)的調(diào)控暫時(shí)失靈當(dāng)半導(dǎo)體的平衡態(tài)被破壞，而且存在非平衡載流子時(shí)，分別就價(jià)帶和導(dǎo)帶中的電子講，他們各自基本上處于平衡態(tài)，而導(dǎo)帶和價(jià)帶之間處于不平衡態(tài)，因而，費(fèi)米能級(jí)和統(tǒng)計(jì)分布函數(shù)對(duì)導(dǎo)帶和價(jià)帶各自仍然是適用的，它們都是局部費(fèi)米能級(jí)，成為“準(zhǔn)費(fèi)米能級(jí)”電子和空穴的準(zhǔn)費(fèi)米能級(jí)的差反映了半導(dǎo)體偏離平衡態(tài)的程度。當(dāng)電子的準(zhǔn)費(fèi)米能級(jí)和空穴的準(zhǔn)費(fèi)米能級(jí)相重合時(shí)，形成統(tǒng)一費(fèi)米能級(jí)，系統(tǒng)處于熱平衡狀態(tài)比較Si,Ge,GaAs能帶結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，并說明各自在不同器件中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)。硅的價(jià)帶頂在中心點(diǎn)k=0處,導(dǎo)帶底不在中心點(diǎn)k=0處，而是沿［100］軸，位于布里淵區(qū)中心至邊緣0.85倍處錯(cuò)的價(jià)帶頂在中心點(diǎn)k=0處，導(dǎo)帶底也不在中心點(diǎn)k=0處，而是沿［111］軸，導(dǎo)帶極小值正好位于布里淵區(qū)邊界碑化鎵的價(jià)帶頂在中心點(diǎn)k=0處，，導(dǎo)帶能量的最小值位于k=0處，在［111］和［100］方向布里淵區(qū)邊界L和X處還各有一個(gè)極小值。碑化鎵的導(dǎo)帶底和價(jià)帶頂對(duì)應(yīng)的k值相同硅和錯(cuò)是間接帶隙半導(dǎo)體，神化鎵是直接帶隙半導(dǎo)體碑化鎵用于制備發(fā)光器件時(shí)，其內(nèi)部量子效率較高重空穴，輕空穴的概念。硅、錯(cuò)、神化鎵存在極大值相重合的兩個(gè)價(jià)帶重空穴：外能帶曲率小，對(duì)應(yīng)的有效質(zhì)量大輕空穴：內(nèi)能帶曲率大，對(duì)應(yīng)的有效質(zhì)量小有效質(zhì)量、狀態(tài)密度有效質(zhì)量、電導(dǎo)有效質(zhì)量概念。什么是本征半導(dǎo)體和本征激發(fā)？本征半導(dǎo)體：沒有雜質(zhì)和缺陷的純凈的半導(dǎo)體本征激發(fā)：T>0K時(shí)，電子從價(jià)帶激發(fā)到導(dǎo)帶，同時(shí)價(jià)帶中產(chǎn)生空穴本征半導(dǎo)體的費(fèi)米能級(jí)Ei基本位于禁帶中央何謂施主雜質(zhì)和受主雜質(zhì)？淺能級(jí)雜質(zhì)與深能級(jí)雜質(zhì)?各自的作用。V族元素在硅、錯(cuò)中電離時(shí)能夠釋放電子而產(chǎn)生導(dǎo)電電子并形成正電中心，稱此類雜質(zhì)為施主雜質(zhì)或n型雜質(zhì)被施主雜質(zhì)束縛的電子的能量狀態(tài)稱為施主能級(jí)，記為ED。施主雜質(zhì)電離后成為不可移動(dòng)的帶正電的施主離子，同時(shí)向?qū)峁╇娮樱拱雽?dǎo)體成為電子導(dǎo)電的n型半導(dǎo)體III族元素在硅、錯(cuò)中電離時(shí)能夠接受電子而產(chǎn)生導(dǎo)電空穴并形成負(fù)電中心，稱此類雜質(zhì)為受主雜質(zhì)或p型雜質(zhì)被受主雜質(zhì)束縛的空穴的能量狀態(tài)稱為受主能級(jí)，記為EA。受主雜質(zhì)電離后成為不可移動(dòng)的帶負(fù)電的受主離子，同時(shí)向價(jià)帶提供空穴，使半導(dǎo)體成為空穴導(dǎo)電的p型半導(dǎo)體電離能小的雜質(zhì)稱為淺能級(jí)雜質(zhì)。施主能級(jí)靠近導(dǎo)帶底，受主能級(jí)靠近價(jià)帶頂。室溫下，摻雜濃度不很高的情況下，淺能級(jí)雜質(zhì)幾乎可以全部電離。淺能級(jí)雜質(zhì)電離能比禁帶寬度小得多，雜質(zhì)種類對(duì)半導(dǎo)體的導(dǎo)電性影響很大優(yōu)點(diǎn)：室溫下有很低的電離能，可以進(jìn)行追加式的濃度控制非III、V族元素在硅、錯(cuò)的禁帶中產(chǎn)生的施主能級(jí)距離導(dǎo)帶底較遠(yuǎn)和受主能級(jí)距離價(jià)帶頂較遠(yuǎn)，形成深能級(jí)，稱為深能級(jí)雜質(zhì)。有些深能級(jí)雜質(zhì)會(huì)發(fā)生多次電離，在禁帶中產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的多個(gè)能級(jí)，有的深能級(jí)雜質(zhì)既能引入施主能級(jí)，又能引入受主能級(jí)特點(diǎn)：不容易電離，對(duì)載流子濃度影響不大；深能級(jí)雜質(zhì)能夠產(chǎn)生多次電離，每次電離均對(duì)應(yīng)一個(gè)能級(jí)，甚至既產(chǎn)生施主能級(jí)也產(chǎn)生受主能級(jí)；深能級(jí)雜質(zhì)的復(fù)合作用比淺能級(jí)雜質(zhì)強(qiáng)，可作為復(fù)合中心何謂雜質(zhì)補(bǔ)償？舉例說明有何實(shí)際應(yīng)用。半導(dǎo)體中存在施主雜質(zhì)和受主雜質(zhì)時(shí)，它們的共同作用會(huì)使載流子減少，這種作用稱為雜質(zhì)補(bǔ)償在制造半導(dǎo)體器件的過程中，通過采用雜質(zhì)補(bǔ)償?shù)姆椒▉砀淖儼雽?dǎo)體某個(gè)區(qū)域的導(dǎo)電類型或電阻率利用雜質(zhì)的補(bǔ)償作用，根據(jù)擴(kuò)散或離子注入的方法來改變半導(dǎo)體某一區(qū)域的導(dǎo)電類型，制成各種器件。例如：在一塊n型半導(dǎo)體基片的一側(cè)摻入較高濃度的受主雜質(zhì)，由于雜質(zhì)的補(bǔ)償作用，該區(qū)就成為P型半導(dǎo)體金原子的帶電狀態(tài)與淺能級(jí)雜質(zhì)的關(guān)系？畫出（a）本征半導(dǎo)體、（b）n型半導(dǎo)體、（c）p型半導(dǎo)體的能帶圖，標(biāo)出費(fèi)米能級(jí)、導(dǎo)帶底、價(jià)帶頂、施主能級(jí)和受主能級(jí)的位置重?fù)诫s的半導(dǎo)體其能帶結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生何種變化？能帶圖中，雜質(zhì)能級(jí)就不再是一根根分立的曲線，而是一條具有一定寬度的雜質(zhì)能帶。如果摻雜濃度過高，雜質(zhì)能帶會(huì)進(jìn)入導(dǎo)帶或價(jià)帶，與導(dǎo)帶或價(jià)帶相連形成新的簡(jiǎn)并能帶，使半導(dǎo)體變成簡(jiǎn)并半導(dǎo)體，能帶狀態(tài)密度變化，禁帶寬度變窄何謂非簡(jiǎn)并半導(dǎo)體、簡(jiǎn)并半導(dǎo)體？簡(jiǎn)并化條件？當(dāng)費(fèi)米能級(jí)距導(dǎo)帶和價(jià)帶位置都較遠(yuǎn)時(shí)，導(dǎo)帶/價(jià)帶上的電子/空穴數(shù)量很少，因此不太容易出現(xiàn)多個(gè)能態(tài)電子處于同一能級(jí)的簡(jiǎn)并情況，利用玻爾茲曼分布近似費(fèi)米分布，稱這種半導(dǎo)體為非簡(jiǎn)并半導(dǎo)體繁殖如果費(fèi)米能級(jí)靠近導(dǎo)帶或價(jià)帶，則會(huì)出現(xiàn)電子/空穴擁擠，發(fā)生載流子煎餅華，被迫使用泡利不相容原理對(duì)電子/空穴加以限制，因此不可用玻爾茲曼分布近似費(fèi)米分布，稱為簡(jiǎn)并半導(dǎo)體EC-EF>2k0T非簡(jiǎn)并0<EC-EF<2k0T弱簡(jiǎn)并Ec-Ef<0簡(jiǎn)并寫出熱平衡時(shí)，非簡(jiǎn)并半導(dǎo)體n,p,n+,p-的表達(dá)式，n、p用n表示的表00DA°°1達(dá)式。n型、p型（包括同時(shí)含有施主和受主雜質(zhì)）半導(dǎo)體的電中性方程。解釋載流子濃度隨溫度的變化關(guān)系，并說明為什么高溫下半導(dǎo)體器件無法工作。一定的半導(dǎo)體材料，其本征載流子濃度隨溫度T的升高而迅速增加一般半導(dǎo)體器件中，載流子主要來源于雜質(zhì)電離，本征激發(fā)忽略不計(jì)，而當(dāng)溫度足夠高，本征激發(fā)占主要地位，器件就不能正常工作（極限工作溫度）溫度、雜質(zhì)濃度對(duì)費(fèi)米能級(jí)位置的影響。熱平衡態(tài)、非平衡態(tài)、穩(wěn)態(tài)概念.非平衡狀態(tài)下載流子濃度表達(dá)式（用準(zhǔn)費(fèi)米能級(jí)表示），比較平衡與非平衡下電子濃度n和空穴濃度p的乘積。載流子的各種運(yùn)動(dòng)何謂直接復(fù)合？間接復(fù)合？載流子的產(chǎn)生和復(fù)合：電子和空穴增加和消失的過程直接復(fù)合：導(dǎo)帶電子與價(jià)帶空穴直接復(fù)合間接復(fù)合：通過位于禁帶中的雜質(zhì)或缺陷能級(jí)的中間過渡表面復(fù)合：在半導(dǎo)體表面發(fā)生的復(fù)合過程推導(dǎo)直接復(fù)合的非平衡載流子壽命公式，從直接復(fù)合的非平衡載流子壽命公式出發(fā)說明小注入條件下，壽命為定值。了解間接復(fù)合的凈復(fù)合率公式中各參量代表的意義，并從間接復(fù)合的凈復(fù)合率公式出發(fā)說明深能級(jí)是最有效的復(fù)合中心。Et=E.時(shí)，凈復(fù)合率U取最大值，偏離越多，U越小。這意味著復(fù)合中心能級(jí)的位置越靠近禁帶中央，復(fù)合中心的復(fù)合作用越強(qiáng)。當(dāng)復(fù)合中心偏離禁帶中央時(shí)，若靠近導(dǎo)帶一側(cè)，俘獲電子的能力會(huì)增強(qiáng)，但是對(duì)空穴的俘獲能力卻下降了，這樣使得總的復(fù)合作用減弱，反之也然。當(dāng)復(fù)合中心能級(jí)處禁帶中央時(shí)，復(fù)合中心的復(fù)合作用最強(qiáng)，這是非平衡載流子的壽命達(dá)到極小值。因此，通過摻入深能級(jí)雜質(zhì)來降低非平衡載流子壽命已知間接復(fù)合的非平衡載流子壽命公式的一般形式，會(huì)化簡(jiǎn)不同費(fèi)米能級(jí)位置下的壽命公式。半導(dǎo)體的主要散射機(jī)制？溫度對(duì)它們的影響，原因？散射是指運(yùn)動(dòng)粒子受到力場(chǎng)（或勢(shì)場(chǎng)）的作用時(shí)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化的一種現(xiàn)象晶格振動(dòng)散射：溫度越高，晶格振動(dòng)越強(qiáng)，晶格散射越強(qiáng)電離雜質(zhì)散射：溫度越高，載流子速度越高，越容易掠過雜質(zhì)中心，散射越弱對(duì)于雜質(zhì)含量較多的半導(dǎo)體，溫度很低時(shí)，晶格振動(dòng)產(chǎn)生的聲子數(shù)很少，因此電離雜質(zhì)散射起主要作用，隨著溫度的升高，晶格振動(dòng)產(chǎn)生的聲子越來越多，晶格振動(dòng)散射將呈現(xiàn)主導(dǎo)作用載流子的散射決定了載流子的平均自由時(shí)間，從而決定了載流子遷移率和電導(dǎo)率載流子的復(fù)合決定了非平衡載流子的壽命何謂漂移運(yùn)動(dòng)？外加一定電場(chǎng)后，就會(huì)使載流子在電場(chǎng)方向的速度分量比其他方向大，從而呈現(xiàn)定向運(yùn)動(dòng)的態(tài)勢(shì)，產(chǎn)生電流。由電場(chǎng)引起的載流子的定向運(yùn)動(dòng)稱為漂移運(yùn)動(dòng)，定向運(yùn)動(dòng)的速度成為漂移速度，由此產(chǎn)生的電流稱為漂移電流遷移率的定義、量綱。影響遷移率的因素。在弱電場(chǎng)范圍內(nèi)，平均漂移速度的大小與電場(chǎng)強(qiáng)度成正比，比例系數(shù)用U表示，稱為遷移率，表示單位場(chǎng)強(qiáng)下電子的平均漂移速度，單位是m2/V*s，習(xí)慣上只取正值。遷移率的大小反映了載流子遷移的難易程度有效質(zhì)量，散射。載流子本身的有效質(zhì)量越大，移動(dòng)就越困難；載流子運(yùn)動(dòng)時(shí)遭受的散射越頻繁，移動(dòng)也會(huì)越困難解釋遷移率與雜質(zhì)濃度、溫度的關(guān)系。雜質(zhì)濃度升高，電離雜質(zhì)散射上升，遷移率下降摻雜很輕，忽略電離雜質(zhì)散射溫度L晶格振動(dòng)散射t，u|一般情況下：低溫：電離雜質(zhì)散射為主溫度t，電離雜質(zhì)散射l，ut高溫：晶格振動(dòng)散射為主溫度t,晶格振動(dòng)散射t,u|隨溫度升高，晶格振動(dòng)散射增強(qiáng)，載流子的平均自由時(shí)間變小，由此遷移率下降對(duì)于摻雜半導(dǎo)體，兩種散射機(jī)制都必須考慮，溫度很低時(shí)，晶格振動(dòng)微弱，這是電離雜質(zhì)散射占主導(dǎo)地位，電離雜質(zhì)散射隨溫度升高反而減小，因此遷移率隨溫度升高增大的。但是，當(dāng)溫度繼續(xù)上升后，晶格振動(dòng)越來越強(qiáng)烈，使得晶格振動(dòng)散射逐漸占據(jù)主導(dǎo)地位解釋電阻率隨溫度的變化關(guān)系。電阻率隨溫度上升而下降，這是因?yàn)榻饘僦休d流子的遷移率只受到晶格振動(dòng)散射影響，而半導(dǎo)體的遷移率同時(shí)受到散射和載流子濃度的變化輕摻雜時(shí)，遷移率約為常數(shù)，n=ND，p=NA，電阻率與雜質(zhì)濃度成簡(jiǎn)單反比關(guān)系非輕摻雜時(shí)，雜質(zhì)濃度增高時(shí)，曲線嚴(yán)重偏離直線。原因：雜質(zhì)濃度升高，遷移率下降，電阻率上升；未完全電離，雜質(zhì)濃度上升，n升高，電阻率下降強(qiáng)電場(chǎng)下Si、Ge和GaAs的漂移速度的變化規(guī)律，并解釋之。硅和錯(cuò)的漂移速度隨電場(chǎng)強(qiáng)度增大成亞線性增加，最終達(dá)到一飽和值，這就是強(qiáng)電場(chǎng)效應(yīng)神化鎵隨電場(chǎng)增強(qiáng)而增大到一個(gè)極大值后，漂移速度反而下降何謂熱載流子？在強(qiáng)電場(chǎng)作用下，載流子從電場(chǎng)獲得的能量很大，從而使載流子不再與晶格系統(tǒng)處于熱平衡狀態(tài)，這時(shí)載流子的平均能量比熱平衡時(shí)的大，即載流子的動(dòng)能高于平均熱運(yùn)動(dòng)能量。換句話說，載流子的溫度明顯高于晶格溫度，相應(yīng)的載流子稱為熱載流子載流子在什么情況下做擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)？擴(kuò)散系數(shù)的定義、量綱。擴(kuò)散是指載流子從濃度高的區(qū)域向濃度低的區(qū)域移動(dòng)的過程。分子、原子、電子等微觀粒子在氣體、液體或固體中只要在各處的濃度分布不均勻，都可以產(chǎn)生擴(kuò)散定義單位時(shí)間通過垂直x軸的單位面積的載流子數(shù)位擴(kuò)散流密度sp,那么式中比例系數(shù)Dp稱為擴(kuò)散系數(shù)，單位為cm2/s，表征了載流子在一定分布下擴(kuò)散的快慢，主要由晶體內(nèi)部的散射機(jī)制決定愛因斯坦關(guān)系式？理解推導(dǎo)過程。擴(kuò)散長(zhǎng)度和牽引長(zhǎng)度的定義。由表面注入的非平衡載流子深入樣品的平均距離，在電場(chǎng)很強(qiáng)時(shí)為牽引長(zhǎng)度，而電場(chǎng)很弱時(shí)為擴(kuò)散長(zhǎng)度在不同條件下，對(duì)連續(xù)性方程進(jìn)行化簡(jiǎn)。平均自由時(shí)間、非平衡載流子壽命概念。由于存在散射作用，外電場(chǎng)E作用下定向漂移的載流子只在連續(xù)兩次散射之間才能被加速，這期間所經(jīng)歷的時(shí)間稱為自由時(shí)間，平均值為平均自由時(shí)間平均自由時(shí)間等于散射概率的倒數(shù)非平衡載流子全部消失所需花費(fèi)的時(shí)間稱為非平衡載流子壽命平均自由程與擴(kuò)散長(zhǎng)度概念。載流子與載流子碰撞所通過的（兩次散射的）平均距離稱為平均自由程少數(shù)載流子在擴(kuò)散過程中，一邊擴(kuò)散一邊復(fù)合，逐漸減少，當(dāng)載流子濃度減少至原值的1/e時(shí)，走過的這一段距離就是擴(kuò)散長(zhǎng)度，對(duì)應(yīng)的時(shí)間即為擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的時(shí)間也就是非平衡載流子的壽命小注入、大注入概念如果獲得能量后，非平衡載流子，尤其是非平衡少子的數(shù)量遠(yuǎn)小于原熱平衡時(shí)多子的數(shù)量，那么稱為非平衡少子的小注入如果非平衡少子的數(shù)量已達(dá)到或超過熱平衡多子的數(shù)量，那么就會(huì)出現(xiàn)所有少子的總量會(huì)達(dá)到與多子總量接近的程度，產(chǎn)生少子不少，多子不多的情形，將其稱為非平衡少子的大注入半導(dǎo)體與外界作用、半導(dǎo)體接觸現(xiàn)象本課程中哪幾種外界作用能夠改變單一半導(dǎo)體的電導(dǎo)率，試述原理。熱，光，磁，力光：光子通常都將價(jià)帶電子直接激發(fā)到導(dǎo)帶磁：洛倫茲力總是與運(yùn)動(dòng)方向垂直的特點(diǎn)在這里起到的反作用，它減少了沿電場(chǎng)方向直線前進(jìn)的載流子總數(shù)目，等效的降低了載流子的速度，即削弱了整個(gè)有效電流的大小，增大了半導(dǎo)體的電阻。磁阻效應(yīng)力：當(dāng)對(duì)半導(dǎo)體施加外力時(shí)，晶格距離變化，使載流子的周期勢(shì)場(chǎng)改變，進(jìn)而影響整個(gè)E-k能帶解，載流子有效質(zhì)量，載流子分布，遷移率等一系列參數(shù)均會(huì)發(fā)生變化，半導(dǎo)體導(dǎo)電性也發(fā)生改變請(qǐng)說出判斷半導(dǎo)體導(dǎo)電類型的實(shí)驗(yàn)方法?；魻栃?yīng)可以測(cè)定載流子濃度及載流子遷移率等重要參數(shù)，以及判斷材料的導(dǎo)電類型。n型半導(dǎo)體，RH<0，p型半導(dǎo)體，RH>0試述平衡p-n結(jié)形成的物理過程，畫出勢(shì)壘區(qū)中載流子漂移運(yùn)動(dòng)和擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的方向.內(nèi)建電勢(shì)差VD的公式。分析影響接觸電勢(shì)差的因素。和pn結(jié)兩邊的摻雜濃度、溫度、材料的禁帶寬度有關(guān)，在一定溫度下，突變結(jié)兩遍摻雜濃度越高，接觸電勢(shì)差越大；禁帶寬度越大，玷越小，接觸電勢(shì)差也越大平衡p-n結(jié),正向偏置p-n結(jié),反向偏置p-n結(jié)的空間圖、能帶圖，各區(qū)域流子濃度表達(dá)式、載流子運(yùn)動(dòng)方向、電流方向。分別說明空間電荷區(qū)、耗盡區(qū)、勢(shì)壘區(qū)的三個(gè)概念空間電荷區(qū)：通常把就在pn結(jié)附近的這些電離施主和電離受主所帶電荷稱為空間電荷，他們所存在的區(qū)域稱為空間電荷區(qū)耗盡區(qū)：一般室溫附近，對(duì)于絕大部分勢(shì)壘區(qū)，其中雜質(zhì)雖然都已電離，但載流子濃度比起n區(qū)和p區(qū)的多數(shù)載流子濃度小很多，好像已經(jīng)耗盡了，所以通常也稱勢(shì)壘區(qū)為耗盡層勢(shì)壘區(qū)：因能帶彎曲，電子從勢(shì)能低的n區(qū)向勢(shì)能高的p區(qū)運(yùn)動(dòng)時(shí)，必須克服這一勢(shì)能高坡，才能達(dá)到p區(qū)；同理，空穴也必須克服這一勢(shì)能高坡，才能從p區(qū)Wten區(qū)，這一勢(shì)能高坡通常稱為pn結(jié)的勢(shì)壘，故空間電荷區(qū)也叫勢(shì)壘區(qū)理想p-n結(jié)I-V方程。p-n結(jié)的理想伏-安特性與實(shí)際伏-安特性有哪些區(qū)別?定性分析原因。區(qū)別：正向電流小，理論計(jì)算值比實(shí)驗(yàn)值小正向電流較大時(shí)，曲線c段J正比于exp[qV/(2k0T)]在曲線d段，J-V關(guān)系不是指數(shù)關(guān)系，而是線性關(guān)系反向偏壓時(shí)，實(shí)際測(cè)得的反向電流比理論計(jì)算值大很多，而且反向電流是不飽和的，隨反向偏壓的增大略有增加原因：表面效應(yīng)；勢(shì)壘區(qū)中的產(chǎn)生及復(fù)合；大注入調(diào)節(jié)；串聯(lián)電阻效應(yīng)正向小電壓時(shí)忽略了是勢(shì)壘區(qū)的復(fù)合；正向大電壓時(shí)忽略了擴(kuò)散區(qū)的漂移電流和體電阻上的壓降，反向偏置時(shí)忽略了勢(shì)壘區(qū)的產(chǎn)生電流9.p-n結(jié)電容包括哪兩種?在正向偏置或反向偏置下哪種電容起主要作用？為什么？勢(shì)壘電容和擴(kuò)散電容大正向偏置時(shí)，以擴(kuò)散電容為主，小正向偏置或反向偏置p-n結(jié)時(shí)，以勢(shì)壘電容為主定性分析影響p-n結(jié)電容大小的因素？并舉例說明p-n結(jié)電容對(duì)器件性能的影響。與pn結(jié)的面積A成正比，且隨外加電壓而變化當(dāng)外加偏壓變化速度很快時(shí)，電子/空穴來不及填充/抽取勢(shì)壘區(qū)/擴(kuò)散區(qū)，這些區(qū)域中的載流子注入/抽曲程度就會(huì)顯著減弱，輸出電流變化也將會(huì)隨之降低。寄生電容能短路高頻信號(hào)。因?yàn)樵撾娙輰?shí)在太小，一般只有較高頻率電路，歐式一些具有電容放大功能的電路結(jié)構(gòu)中才會(huì)加以考慮。此時(shí)寄生電容會(huì)使pn結(jié)的整流特性顯著削弱甚至消除，它的常規(guī)功能將因此失效。因此，pn結(jié)電容往往是決定器件、電路乃至系統(tǒng)工作頻率上限的決定性因素p-n結(jié)擊穿主要有哪幾種?說明各種擊穿產(chǎn)生的原因和條件。并分析影響它們的主要因素雪崩擊穿：當(dāng)反向偏壓很大時(shí)，勢(shì)壘區(qū)中的電場(chǎng)很強(qiáng)，在勢(shì)壘區(qū)內(nèi)的電子和空穴由于受到強(qiáng)電場(chǎng)的漂移作用，具有很大的動(dòng)能，它們與勢(shì)壘區(qū)內(nèi)的晶格院子發(fā)生碰撞時(shí)，能把價(jià)鍵上的電子碰撞出來，稱為導(dǎo)電電子，同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)空穴，從能帶觀點(diǎn)來看，就是高能量的電子和空穴把滿帶中的電子激發(fā)到導(dǎo)帶，產(chǎn)生了電子-空穴對(duì)。由于倍增效應(yīng)，使勢(shì)壘區(qū)單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生大量載流子，迅速增大了反向電流。除了與勢(shì)壘區(qū)中電場(chǎng)強(qiáng)度有關(guān)外，還與勢(shì)壘區(qū)的寬度有關(guān)，因?yàn)檩d流子動(dòng)能的增加需要一個(gè)加速過程，如果勢(shì)壘區(qū)很薄，即使電場(chǎng)很強(qiáng)，載流子在勢(shì)壘區(qū)中加速達(dá)不到產(chǎn)生雪崩倍增效應(yīng)所必須的動(dòng)能，就不能產(chǎn)生雪崩擊穿隧道擊穿：隧道擊穿是在強(qiáng)電場(chǎng)作用下，有隧道效應(yīng)，使大量電子從價(jià)帶穿過禁帶而進(jìn)入導(dǎo)帶所引起的一種擊穿現(xiàn)象。隨著反向偏壓的增大，勢(shì)壘區(qū)內(nèi)的電場(chǎng)增強(qiáng)，能帶更加傾斜，Ax將變得更短，當(dāng)反相偏壓達(dá)到一定數(shù)值，Ax短到一定程度時(shí)，量子力學(xué)證明，p區(qū)價(jià)帶中的電子將通過隧道校園穿過禁帶而到達(dá)n區(qū)導(dǎo)帶中。勢(shì)壘區(qū)中的電場(chǎng)越大，或隧道長(zhǎng)度Ax越短，則電子穿過隧道的概率P越大，當(dāng)電場(chǎng)大到一定程度，或Ax短到一定程度時(shí)，將使p區(qū)價(jià)帶中大量的電子隧道穿過勢(shì)壘W(wǎng)fen區(qū)導(dǎo)帶中去，使反向電流急劇增大，于是pn結(jié)發(fā)生隧道擊穿。隧道擊穿時(shí)要求一定