半導(dǎo)體能帶結(jié)構(gòu)

半導(dǎo)體能帶結(jié)構(gòu)第1頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月或其中為光波的波長(zhǎng)，上式表明，存在有長(zhǎng)波限稱(chēng)為本征吸收邊,在本征吸收邊附近的光躍遷有兩種類(lèi)型：（a):第一種類(lèi)型對(duì)應(yīng)于導(dǎo)帶底和價(jià)帶頂在k空間相同點(diǎn)的情況，如圖(a)所示。電子吸收光子自?xún)r(jià)帶k狀態(tài)躍遷到導(dǎo)帶k’狀態(tài)時(shí)除了滿足能量守恒以外，還必須符合準(zhǔn)動(dòng)量守恒的選擇定則，即具有這種帶隙結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體稱(chēng)為直接帶隙半導(dǎo)體第2頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第3頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

在討論本征吸收時(shí)，光子的動(dòng)量可以略去，因?yàn)楸菊魑展庾拥牟ㄊ笧?0４

cm-1，而在能帶論中布里淵區(qū)的尺度為2π/晶格常數(shù)，數(shù)量級(jí)是10８

cm-1，因此本征光吸收中，因此光吸收的躍遷選擇定則可以近似寫(xiě)成這就是說(shuō)，在躍遷過(guò)程中，波矢可以看做是不變的，在能帶的E(k)圖上，初態(tài)和末態(tài)幾乎在同一條豎直線上，這樣的躍遷常稱(chēng)為豎直躍遷。(b)：第二種類(lèi)型對(duì)應(yīng)于導(dǎo)帶底和價(jià)帶頂在k空間不同點(diǎn)的情況，如圖(b)所示：這時(shí)在本征吸收邊附近的光吸收過(guò)程是所謂非豎直躍遷，在這種情況下，單純吸收光子不能使電子由價(jià)帶頂躍遷到導(dǎo)帶底，必須在吸收光子的同時(shí)伴隨有吸收或發(fā)射一個(gè)聲子。能量守恒關(guān)系為：電子能量差＝光子能量±聲子能量具有這種帶隙結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體稱(chēng)為間接帶隙半導(dǎo)體第4頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月但是聲子能量是較小的，數(shù)量級(jí)為百分之幾電子伏以下，因此近似的有電子能量差＝光子能量而準(zhǔn)動(dòng)量守恒的躍遷選擇定則為其中?q為聲子的準(zhǔn)動(dòng)量，它與能帶中電子的準(zhǔn)動(dòng)量相仿，略去光子動(dòng)量，有結(jié)論：（１）在非豎直躍遷中，光子主要提供躍遷所需要的能量，而聲子則主要提供躍遷所需要的準(zhǔn)動(dòng)量（２）與豎直躍遷相比，非豎直躍遷是一個(gè)二級(jí)過(guò)程，發(fā)生的幾率要小得多第5頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（２）由于與光吸收情況相同的原因，在直接帶隙半導(dǎo)體中這種發(fā)光的幾率遠(yuǎn)大于間接帶隙半導(dǎo)體．c．電子－空穴復(fù)合發(fā)光：考慮一個(gè)與半導(dǎo)體的光吸收相反的過(guò)程，導(dǎo)帶中的電子可以躍遷到價(jià)帶空能級(jí)而發(fā)射光子，這稱(chēng)為電子－空穴復(fù)合發(fā)光。復(fù)合發(fā)光的特點(diǎn)：（１）一般情況下電子集中在導(dǎo)帶底，空穴集中在價(jià)帶頂，發(fā)射光子的能量基本上等于帶隙寬度．制作復(fù)合發(fā)光的發(fā)光器件（一般要用直接帶隙半導(dǎo)體。發(fā)光的顏色取決于半導(dǎo)體的帶隙寬度）．應(yīng)用：第6頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

在實(shí)際的半導(dǎo)體材料中,總是不可避免地存在有雜質(zhì)和各種類(lèi)型的缺陷.特別是在半導(dǎo)體的研究和應(yīng)用中,常常有意識(shí)的加入適當(dāng)?shù)碾s質(zhì).這些雜質(zhì)和缺陷產(chǎn)生的附加勢(shì)場(chǎng),有可能使電子和空穴束縛在雜質(zhì)和缺陷的周?chē)?產(chǎn)生局域化的電子態(tài),在禁帶中引入相應(yīng)的雜質(zhì)和缺陷能級(jí).三、雜質(zhì)和缺陷能級(jí)第7頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（2）替位式→雜質(zhì)原子取代半導(dǎo)體的元素或離子的格點(diǎn)位置。間隙式雜質(zhì)：雜質(zhì)原子進(jìn)入半導(dǎo)體以后，位于晶格間隙位置或取代晶格原子，稱(chēng)為間隙式雜質(zhì)．

替位式雜質(zhì)：雜質(zhì)原子進(jìn)入半導(dǎo)體以后，取代晶格原子，這種雜質(zhì)稱(chēng)為替位式雜質(zhì)，要求雜質(zhì)原子的大小與被取代的晶格原子的大小比較相近并且價(jià)電子殼層結(jié)構(gòu)比較相近。1、雜質(zhì)的存在方式第8頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第9頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第10頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月BA第11頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.雜質(zhì)半導(dǎo)體n型半導(dǎo)體四價(jià)的本征半導(dǎo)體Si、Ｇｅ等，摻入少量五價(jià)的雜質(zhì)（impurity）元素（如P、As等）形成電子型半導(dǎo)體,稱(chēng)n型半導(dǎo)體。量子力學(xué)表明，這種摻雜后多余的電子的能級(jí)在禁帶中緊靠空帶處,ED～10-2eV，極易形成電子導(dǎo)電。該能級(jí)稱(chēng)為施主（donor）能級(jí)。第12頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

n型半導(dǎo)體在n型半導(dǎo)體中

電子……多數(shù)載流子空帶滿帶施主能級(jí)EDEgSiSiSiSiSiSiSiP空穴……少數(shù)載流子第13頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月ｐ型半導(dǎo)體四價(jià)的本征半導(dǎo)體Si、Ｇe等，摻入少量三價(jià)的雜質(zhì)元素（如Ｂ、Ga、Ｉn等）形成空穴型半導(dǎo)體，稱(chēng)p型半導(dǎo)體。量子力學(xué)表明，這種摻雜后多余的空穴的能級(jí)在禁帶中緊靠滿帶處，ED～10-2eV，極易產(chǎn)生空穴導(dǎo)電。第14頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月空帶Ea滿帶受主能級(jí)

P型半導(dǎo)體SiSiSiSiSiSiSi+BEg在p型半導(dǎo)體中空穴……多數(shù)載流子電子……少數(shù)載流子第15頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

假設(shè)在能帶中能量E與E+dE之間的能量間隔dE內(nèi)有量子態(tài)dZ個(gè)，則定義狀態(tài)密度g（E）為：

1.3半導(dǎo)體中載流子的統(tǒng)計(jì)分布1、狀態(tài)密度

第16頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月費(fèi)米分布函數(shù)電子遵循費(fèi)米-狄拉克（Fermi-Dirac）統(tǒng)計(jì)分布規(guī)律。能量為E的一個(gè)獨(dú)立的電子態(tài)被一個(gè)電子占據(jù)的幾率為

2、費(fèi)米能級(jí)和載流子統(tǒng)計(jì)分布第17頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月費(fèi)米能級(jí)EF的意義EF

第18頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月波爾茲曼（Boltzmann）分布函數(shù)

當(dāng)E-EF》k0T時(shí),第19頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

服從Boltzmann分布的電子系統(tǒng)

非簡(jiǎn)并系統(tǒng)

相應(yīng)的半導(dǎo)體非簡(jiǎn)并半導(dǎo)體

服從Fermi分布的電子系統(tǒng)

簡(jiǎn)并系統(tǒng)相應(yīng)的半導(dǎo)體簡(jiǎn)并半導(dǎo)體第20頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月本征載流子的產(chǎn)生：導(dǎo)帶中的電子濃度和價(jià)帶中的空穴濃度

第21頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月單位體積的電子數(shù)n0和空穴數(shù)p0：則第22頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第23頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月說(shuō)明:1.(3)(4)式是非簡(jiǎn)并半導(dǎo)體導(dǎo)帶電子濃度和價(jià)帶空穴濃度的最基本的表示式,成立的條件是:4.半導(dǎo)體中載流子的濃度變化強(qiáng)烈地倚賴(lài)溫度T,半導(dǎo)體中載流子的濃度隨溫度的靈敏變化是半導(dǎo)體的重要特性之一.2.對(duì)于非簡(jiǎn)并半導(dǎo)體,導(dǎo)帶電子濃度取決于費(fèi)米能級(jí)EF距離EC遠(yuǎn)近,費(fèi)米能級(jí)EF距離EC愈遠(yuǎn),電子的濃度愈小.3.對(duì)于非簡(jiǎn)并半導(dǎo)體,價(jià)帶空穴的濃度取決于費(fèi)米能級(jí)EF距離EV遠(yuǎn)近,費(fèi)米能級(jí)EF距離EV愈遠(yuǎn),空穴的濃度愈小.E-EF》k0T第24頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.本征半導(dǎo)體的載流子濃度本征半導(dǎo)體:對(duì)于純凈的半導(dǎo)體,半導(dǎo)體中費(fèi)米能級(jí)的位置和載流子的濃度只是材料自身的本征性質(zhì)所決定的,我們稱(chēng)為本征半導(dǎo)體.順便談一下,在有外界雜質(zhì)存在的情況下,費(fèi)米能級(jí)的位置和載流子的濃度以及它們隨溫度的變化情況將與外界雜質(zhì)有關(guān).本征激發(fā):在本征半導(dǎo)體中,載流子的產(chǎn)生只是通過(guò)價(jià)帶的電子激發(fā)到導(dǎo)帶而產(chǎn)生的,這種激發(fā)的過(guò)程叫本征激發(fā).第25頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月在熱平衡態(tài)下，半導(dǎo)體是電中性的：

n0=p0（1）

本征半導(dǎo)體的載流子濃度:第26頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月我們可將EF解出:上式第一項(xiàng)系禁帶中間的能量,記為:Ei,第二項(xiàng)比第一項(xiàng)要小的多,可以認(rèn)為是本征費(fèi)米能級(jí)相對(duì)與禁帶中央產(chǎn)生的小的偏離.由上式所表示的費(fèi)米能級(jí)我們稱(chēng)之為本征費(fèi)米能級(jí).**0ln432npvcmmTkEEEF++=EF還可寫(xiě)成下式第27頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月**0ln432npvcmmTkEEEF++=從上式可以看出:(1)如果導(dǎo)帶底的有效質(zhì)量和價(jià)帶頂?shù)挠行з|(zhì)量相等,那么本征費(fèi)米能級(jí)恰好位于禁帶中央.(2)對(duì)于大多數(shù)的半導(dǎo)體材料,上式中的對(duì)數(shù)值要小于1,本征費(fèi)米能級(jí)通常偏離禁帶中央3K0T/4,這相對(duì)與禁帶寬度是非常小的.為此,我們通常認(rèn)為本征費(fèi)米能級(jí)位于禁帶中央的位置.(3)對(duì)于少數(shù)半導(dǎo)體,本征費(fèi)米能級(jí)偏離禁帶中央較明顯,如銻化銦,mdp/mdn=32,而Eg=0.18ev,室溫下,本征費(fèi)米能級(jí)移至導(dǎo)帶.第28頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一般溫度下，Si、Ge、GaAs等本征半導(dǎo)體的EF近似在禁帶中央Ei，只有溫度較高時(shí)，EF才會(huì)偏離Ei。

第29頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月將本征費(fèi)米能級(jí)的公式代入(2)(3)式即得到：1.本征載流子的濃度只與半導(dǎo)體本身的能帶結(jié)構(gòu)和所處的溫度有關(guān).結(jié)論:A、溫度一定時(shí)，Eg大的材料，ni?。?/p>

B、對(duì)同種材料，

本征載流子的濃度ni隨溫度T按指數(shù)關(guān)系上

升。

第30頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.一定溫度下，非簡(jiǎn)并半導(dǎo)體的熱平衡載流子濃度乘積等于本征載流子濃度的平方,與所含雜質(zhì)無(wú)關(guān)即:()6npn2i00???=幾點(diǎn)說(shuō)明:1.絕對(duì)純凈的物質(zhì)是沒(méi)有的,只要是半導(dǎo)體的載流子主要來(lái)自于本征激發(fā),我們便可認(rèn)為其是本征半導(dǎo)體.通常用幾個(gè)9來(lái)表示半導(dǎo)體的純度.第31頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.用本征材料制作的器件極不穩(wěn)定，常用雜質(zhì)半導(dǎo)體。當(dāng)在雜質(zhì)飽和電離的載流子的濃度遠(yuǎn)大于本征激發(fā)的載流子的濃度的溫度下,半導(dǎo)體器件可以正常工作。3.由于本征載流子的濃度隨溫度T的升高而迅速增加,當(dāng)本征載流子的濃度接近雜質(zhì)飽和電離的載流子的濃度時(shí),半導(dǎo)體器件便不能工作,因此每一種半導(dǎo)體材料器件有一定的極限工作溫度,其隨Eg增大而增加.4.半導(dǎo)體材料器件有一定的極限工作溫度還與攙雜雜質(zhì)的濃度有關(guān),濃度越大極限溫度越高.第32頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4.載流子的漂移運(yùn)動(dòng)和遷移率

漂移運(yùn)動(dòng)和漂移速度有外加電壓時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)部的自由電子受到電場(chǎng)力的作用，沿著電場(chǎng)的反方向作定向運(yùn)動(dòng)形成電流。電子在電場(chǎng)力作用下的定向運(yùn)動(dòng)稱(chēng)為漂移運(yùn)動(dòng)，定向運(yùn)動(dòng)的速度稱(chēng)為漂移速度。第33頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月歐姆定律

金屬：—電子半導(dǎo)體：—電子、空穴在嚴(yán)格周期性勢(shì)場(chǎng)（理想）中運(yùn)動(dòng)的載流子在電場(chǎng)力的作用下將獲得加速度，其漂移速度應(yīng)越來(lái)越大。結(jié)論:sE=J第34頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月遷移率假設(shè)討論的是n型半導(dǎo)體，電子濃度為n0，在外電場(chǎng)下通過(guò)半導(dǎo)體的電流密度

第35頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月同理，對(duì)p型半導(dǎo)體遷移率的意義：表征了在單位電場(chǎng)下載流子的平均漂移速度。它是表示半導(dǎo)體電遷移能力的重要參數(shù)。在實(shí)際半導(dǎo)體中，σ=nqμ+pqμ.n型半導(dǎo)體，n>>p,σ=nqμ;p型半導(dǎo)體，p>>n,,σ=pqμ;本征型半導(dǎo)體，n=p=n,σ=nq(μ+μ)第36頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.載流子的散射我們上面提到:在嚴(yán)格周期性勢(shì)場(chǎng)（理想）中運(yùn)動(dòng)的載流子在電場(chǎng)力的作用下將獲得加速度，其漂移速度應(yīng)越來(lái)越大。實(shí)際中，存在很多破壞周期性勢(shì)場(chǎng)的作用因素：如：*雜質(zhì)*缺陷*晶格熱振動(dòng)散射:晶體中的雜質(zhì)、缺陷以及晶格熱振動(dòng)的影響，通常使實(shí)際的晶格勢(shì)場(chǎng)偏離理想的周期勢(shì)場(chǎng)，這相當(dāng)于嚴(yán)格的周期勢(shì)場(chǎng)上疊加了附加勢(shì)場(chǎng)，這個(gè)附加勢(shì)場(chǎng)作用于載流子，將改變載流子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，這種情景我們稱(chēng)之為載流子的散射。第37頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1)散射情形下，載流子的運(yùn)動(dòng)分析：自由程l：相鄰兩次散射之間自由運(yùn)動(dòng)的路程。平均自由程：連續(xù)兩次散射間自由運(yùn)動(dòng)的平均路程。

散射幾率P：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)一個(gè)載流子被散射的次數(shù)。第38頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電離雜質(zhì)散射：即庫(kù)侖散射2)、半導(dǎo)體的主要散射機(jī)構(gòu)+–

V’V’電離雜質(zhì)散射示意圖vv電離施主散射電離受主散射第39頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第40頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月晶格振動(dòng)散射有N個(gè)原胞的晶體有N個(gè)格波波矢q

一個(gè)q=3支光學(xué)波(高頻)+3支聲學(xué)波(低頻)

振動(dòng)方式:3個(gè)光學(xué)波=1個(gè)縱波+2個(gè)橫波

3個(gè)聲學(xué)波=1個(gè)縱波+2個(gè)橫波格波的能量效應(yīng)以hνa為單元-----聲子特點(diǎn)：各向同性。

a、聲學(xué)波散射：Ps∝T3/2

b、光學(xué)波散射：Po∝[exp（hv/k0T）]-1第41頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月格波散射幾率Pc

當(dāng)長(zhǎng)聲學(xué)波和長(zhǎng)光學(xué)波散射作用同時(shí)存在時(shí),晶格振動(dòng)對(duì)載流子的總散射概率應(yīng)為以上兩種散射之和.說(shuō)明:在共價(jià)結(jié)合的元素半導(dǎo)體中,長(zhǎng)聲學(xué)波散射作用是主要的,在極性半導(dǎo)體中長(zhǎng)光學(xué)波散射是主要的.聲學(xué)波的散射幾率Ps縱光學(xué)波的散射幾率Po:

第42頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、半導(dǎo)體材料的電阻率與溫度和雜質(zhì)濃度的關(guān)系

電阻率的一般公式：

第43頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(1)本征半導(dǎo)體

2.電阻率隨溫度的變化Tρ載流子來(lái)源于本征激發(fā),溫度越高,本征激發(fā)越厲害,載流子越多,導(dǎo)電性就越強(qiáng).第44頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月雜質(zhì)離化區(qū)過(guò)渡區(qū)高溫本征激發(fā)區(qū)(2)雜質(zhì)半導(dǎo)體第45頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月●雜質(zhì)離化區(qū)

no≈n+D

；T↑，nD+↑，μ↑，ρ↓no

TμTρT載流子由雜質(zhì)電離提供,溫度越高,載流子越多.散射主要是電離雜質(zhì)散射,遷移率隨溫度的升高而升高.第46頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

●

飽和區(qū)

no≈ND，

T↑，μ↓，ρ↑no

TND

μTρT雜質(zhì)基本全部電離,本征激發(fā)可以忽略,載流子濃度基本不發(fā)生變化晶格振動(dòng)散射為主要散射機(jī)構(gòu)第47頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

●本征區(qū)

T↑，ni↑，μ↓，ρ↓

本征激發(fā)為主要矛盾,溫度升高,載流子濃度迅速增加,導(dǎo)電能力增強(qiáng).總結(jié):1.對(duì)于本征半導(dǎo)體或攙雜濃度較低的半導(dǎo)體,A.隨著溫度的升高,載流子的濃度迅速增加B.晶格振動(dòng)散射為主要散射機(jī)構(gòu),隨著溫度的升高,晶格振動(dòng)加劇,遷移率降低.比較而言,載流子的濃度增加為主要矛盾,所以對(duì)于本征半導(dǎo)體或攙雜濃度較低的半導(dǎo)體而言,溫度越高導(dǎo)電能力越強(qiáng).第48頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.對(duì)于攙雜濃度較高的半導(dǎo)體,低溫電離區(qū)載流子主要由雜質(zhì)電離提供,隨溫度的升高載流子增多,導(dǎo)電能力增強(qiáng).雜質(zhì)電離散射為主要散射機(jī)構(gòu),隨溫度升高遷移率增大,導(dǎo)電能力增強(qiáng).總之,處于低溫電離區(qū)的高攙雜半導(dǎo)體隨溫度升高導(dǎo)電能力增強(qiáng).載流子濃度基本不發(fā)生變化晶格振動(dòng)散射為主要散射機(jī)構(gòu),隨溫度升高遷移率減小,導(dǎo)電能力減弱.飽和區(qū)總之,處于飽和區(qū)的高攙雜半導(dǎo)體隨溫度升高導(dǎo)電能力減弱.本征區(qū)情況與本征半導(dǎo)體類(lèi)似.第49頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1、擴(kuò)散定律由于濃度不均勻而導(dǎo)致載流子（電子或空穴）從高濃度處向低濃度處逐漸運(yùn)動(dòng)的過(guò)程擴(kuò)散§5.6載流子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)

非平衡載流子的擴(kuò)散光照x

A

B

0

x

x+Δx

非子從一端沿整個(gè)表面均勻產(chǎn)生，且只在x方向形成濃度梯度，非子是沿x方向運(yùn)動(dòng)。

第50頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1．非子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)和一維穩(wěn)態(tài)時(shí)的擴(kuò)散方程擴(kuò)散流密度Sp(x)：?jiǎn)挝粫r(shí)間通過(guò)擴(kuò)散流過(guò)垂直的單位面積的載流子

Dp為擴(kuò)散系數(shù)，量綱為cm2/s第51頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第52頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月在穩(wěn)態(tài)時(shí)：情況1：樣品足夠厚時(shí)第53頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第54頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月情況2.樣品厚度為W。

第55頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、電子的擴(kuò)散定律與穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散方程4、擴(kuò)散電流密度與漂移電流密度

相應(yīng)的穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散方程第56頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月穩(wěn)態(tài)時(shí)，體內(nèi)為電中性：Jn=0

即5、非簡(jiǎn)并半導(dǎo)體的愛(ài)因斯坦關(guān)系：由于電子濃度分布不均勻，擴(kuò)散的電子與電離施主在體內(nèi)形成內(nèi)建電場(chǎng)E內(nèi)建，該電場(chǎng)又進(jìn)一步阻擋電子的擴(kuò)散。證明：考慮一塊n型半導(dǎo)體,施主濃度隨x的增加而下降,第57頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月對(duì)于非簡(jiǎn)并半導(dǎo)體：第58頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第59頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1、阻擋層與反阻擋層的形成2、肖特基勢(shì)壘的定量特性3、歐姆接觸的特性

半導(dǎo)體界面及接觸現(xiàn)象

半—半接觸PN結(jié)金—半接觸第60頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月§6.1Ｐ-Ｎ結(jié)一.Ｐ-Ｎ結(jié)的形成在一塊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。由于Ｎ區(qū)的電子向Ｐ區(qū)擴(kuò)散，Ｐ區(qū)的空穴向Ｎ區(qū)擴(kuò)散，在ｐ型半導(dǎo)體和Ｎ型半導(dǎo)體的交界面附近產(chǎn)生了一個(gè)電場(chǎng),稱(chēng)為內(nèi)建場(chǎng)。第61頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月P型半導(dǎo)體－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－N型半導(dǎo)體++++++++++++++++++++++++擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)內(nèi)電場(chǎng)E漂移運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散的結(jié)果是使空間電荷區(qū)逐漸加寬，空間電荷區(qū)越寬。內(nèi)電場(chǎng)越強(qiáng)，就使漂移運(yùn)動(dòng)越強(qiáng)，而漂移使空間電荷區(qū)變薄。空間電荷區(qū)，也稱(chēng)耗盡層。第62頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月漂移運(yùn)動(dòng)P型半導(dǎo)體－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－N型半導(dǎo)體++++++++++++++++++++++++擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)內(nèi)電場(chǎng)E所以擴(kuò)散和漂移這一對(duì)相反的運(yùn)動(dòng)最終達(dá)到平衡，相當(dāng)于兩個(gè)區(qū)之間沒(méi)有電荷運(yùn)動(dòng)，空間電荷區(qū)的厚度固定不變。第63頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－++++++++++++++++++++++++空間電荷區(qū)N型區(qū)P型區(qū)電位VV0第64頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月考慮到P-Ｎ結(jié)的存在，半導(dǎo)體中電子的能量應(yīng)考慮進(jìn)這內(nèi)