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1、第一章、 固體晶體結(jié)構(gòu) 1. 小結(jié) 1. 硅是最普遍的半導(dǎo)體材料 2. 半導(dǎo)體和其他材料的屬性很大程度上由其單晶的晶格結(jié)構(gòu)決定。晶胞是晶體中的一小塊體積，用它可以重構(gòu)出整個(gè)晶體。三種基本的晶胞是簡(jiǎn)立方、體心立方和面心立方。 3. 硅具有金剛石晶體結(jié)構(gòu)。原子都被由4個(gè)緊鄰原子構(gòu)成的四面體包在中間。二元半導(dǎo)體具有閃鋅礦結(jié)構(gòu)，它與金剛石晶格基本相同。 4. 引用米勒系數(shù)來(lái)描述晶面。這些晶面可以用于描述半導(dǎo)體材料的表面。密勒系數(shù)也可以用來(lái)描述晶向。 5. 半導(dǎo)體材料中存在缺陷，如空位、替位雜質(zhì)和填隙雜質(zhì)。少量可控的替位雜質(zhì)有益于改變半導(dǎo)體的特性。 6. 給出了一些半導(dǎo)體生長(zhǎng)技術(shù)的簡(jiǎn)單描

2、述。體生長(zhǎng)生成了基礎(chǔ)半導(dǎo)體材料，即襯底。外延生長(zhǎng)可以用來(lái)控制半導(dǎo)體的表面特性。大多數(shù)半導(dǎo)體器件是在外延層上制作的。 2. 重要術(shù)語(yǔ)解釋 1. 二元半導(dǎo)體：兩元素化合物半導(dǎo)體，如GaAs。 2. 共價(jià)鍵：共享價(jià)電子的原子間鍵合。 3. 金剛石晶格：硅的原子晶體結(jié)構(gòu)，亦即每個(gè)原子有四個(gè)緊鄰原子，形成一個(gè)四面體組態(tài)。 4. 摻雜：為了有效地改變電學(xué)特性，往半導(dǎo)體中加入特定類(lèi)型的原子的工藝。 5. 元素半導(dǎo)體：?jiǎn)我辉貥?gòu)成的半導(dǎo)體，比如硅、鍺。 6. 外延層：在襯底表面形成的一薄層單晶材料。 7. 離子注入：一種半導(dǎo)體摻雜工藝。 8. 晶格：晶體中原子的周期性排列 9. 密勒系數(shù)：

3、用以描述晶面的一組整數(shù)。 10. 原胞：可復(fù)制以得到整個(gè)晶格的最小單元。 11. 襯底：用于更多半導(dǎo)體工藝比如外延或擴(kuò)散的基礎(chǔ)材料，半導(dǎo)體硅片或其他原材料。 12. 三元半導(dǎo)體：三元素化合物半導(dǎo)體，如AlGaAs。 13. 晶胞：可以重構(gòu)出整個(gè)晶體的一小部分晶體。 14. 鉛鋅礦晶格：與金剛石晶格相同的一種晶格，但它有兩種類(lèi)型的原子而非一種。 第二章、 量子力學(xué)初步 3. 小結(jié) 1. 我們討論了一些量子力學(xué)的概念，這些概念可以用于描述不同勢(shì)場(chǎng)中的電子狀態(tài)。了解電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)對(duì)于研究半導(dǎo)體物理是非常重要的。 2. 波粒二象性原理是量子力學(xué)的重要部分。粒子可以有波動(dòng)態(tài)，波也可以具

4、有粒子態(tài)。 3. 薛定諤波動(dòng)方程式描述和判斷電子狀態(tài)的基礎(chǔ)。 4. 馬克思·玻恩提出了概率密度函數(shù)|fai（x）|2. 5. 對(duì)束縛態(tài)粒子應(yīng)用薛定諤方程得出的結(jié)論是，束縛態(tài)粒子的能量也是量子化的。 6. 利用單電子原子的薛定諤方程推導(dǎo)出周期表的基本結(jié)構(gòu)。 4. 重要術(shù)語(yǔ)解釋 1. 德布羅意波長(zhǎng)：普朗克常數(shù)與粒子動(dòng)量的比值所得的波長(zhǎng)。 2. 海森堡不確定原理：該原理指出我們無(wú)法精確確定成組的共軛變量值，從而描述粒子的狀態(tài)，如動(dòng)量和坐標(biāo)。 3. 泡利不相容原理：該原理指出任意兩個(gè)電子都不會(huì)處在同一量子態(tài)。 4. 光子：電磁能量的粒子狀態(tài)。 5. 量子：熱輻射的粒子形態(tài)。 6.

5、 量子化能量：束縛態(tài)粒子所處的分立能量級(jí)。 7. 量子數(shù)：描述粒子狀態(tài)的一組數(shù)，例如原子中的電子。 8. 量子態(tài)：可以通過(guò)量子數(shù)描述的粒子狀態(tài)。 9. 隧道效應(yīng)：粒子穿過(guò)薄層勢(shì)壘的量子力學(xué)現(xiàn)象。 10. 波粒二象性：電磁波有時(shí)表現(xiàn)為粒子狀態(tài)，而粒子有時(shí)表現(xiàn)為波動(dòng)狀態(tài)的特性。 第三章、 固體量子理論初步 5. 小結(jié) 1. 當(dāng)原子聚集在一起形成晶體時(shí)，電子的分立能量也就隨之分裂為能帶。 2. 對(duì)表征單晶材料勢(shì)函數(shù)的克龍克尼-潘納模型進(jìn)行嚴(yán)格的量子力學(xué)分析和薛定諤波動(dòng)方程推導(dǎo)，從而得出了允帶和禁帶的概念。 3. 有效質(zhì)量的概念將粒子在晶體中的運(yùn)動(dòng)與外加作用力聯(lián)系起來(lái)，而且涉及到晶格

6、對(duì)粒子運(yùn)動(dòng)的作用。 4. 半導(dǎo)體中存在兩種帶電粒子。其中電子是具有正有效質(zhì)量的正電荷粒子，一般存在于允帶的頂部。 5. 給出了硅和砷化鎵的E-k關(guān)系曲線，并討論了直接帶隙半導(dǎo)體和間接帶隙半導(dǎo)體的概念。 6. 允帶中的能量實(shí)際上是由許多的分立能級(jí)組成的，而每個(gè)能級(jí)都包含有限數(shù)量的量子態(tài)。單位能量的量子態(tài)密度可以根據(jù)三維無(wú)限深勢(shì)阱模型確定。 7. 在涉及大量的電子和空穴時(shí)，就需要研究這些粒子的統(tǒng)計(jì)特征。本章討論了費(fèi)米-狄拉克概率函數(shù)，它代表的是能量為E的量子態(tài)被電子占據(jù)的幾率。 6. 重要術(shù)語(yǔ)解釋 1. 允帶：在量子力學(xué)理論中，晶體中可以容納電子的一系列能級(jí)。 2. 狀態(tài)密度函數(shù)：有

7、效量子態(tài)的密度。它是能量的函數(shù)，表示為單位體積單位能量中的量子態(tài)數(shù)量。 3. 電子的有效質(zhì)量：該參數(shù)將晶體導(dǎo)帶中電子的加速度與外加的作用力聯(lián)系起來(lái)，該參數(shù)包含了晶體中的內(nèi)力。 4. 費(fèi)米-狄拉克概率函數(shù)：該函數(shù)描述了電子在有效能級(jí)中的分布，代表了一個(gè)允許能量狀態(tài)被電子占據(jù)的概率。 5. 費(fèi)米能級(jí)：用最簡(jiǎn)單的話說(shuō)，該能量在T=0K時(shí)高于所有被電子填充的狀態(tài)的能量，而低于所有空狀態(tài)能量。 6. 禁帶：在量子力學(xué)理論中，晶體中不可以容納電子的一系列能級(jí)。 7. 空穴：與價(jià)帶頂部的空狀態(tài)相關(guān)的帶正電“粒子”。 8. 空穴的有效質(zhì)量：該參數(shù)同樣將晶體價(jià)帶中空穴的加速度與外加作用力聯(lián)系起來(lái)，而

8、且包含了晶體中的內(nèi)力。 9. k空間能帶圖：以k為坐標(biāo)的晶體能連曲線，其中k為與運(yùn)動(dòng)常量有關(guān)的動(dòng)量，該運(yùn)動(dòng)常量結(jié)合了晶體內(nèi)部的相互作用。 10. 克龍尼克-潘納模型：由一系列周期性階躍函數(shù)組成，是代表一維單晶晶格周期性勢(shì)函數(shù)的數(shù)學(xué)模型。 11. 麥克斯韋-波爾茲曼近似：為了用簡(jiǎn)單的指數(shù)函數(shù)近似費(fèi)米-狄拉克函數(shù)，從而規(guī)定滿足費(fèi)米能級(jí)上下若干kT的約束條件。 12. 泡利不相容原理：該原理指出任意兩個(gè)電子都不會(huì)處在同一量子態(tài)。 第四章、 平衡半導(dǎo)體 7. 小結(jié) 1. 導(dǎo)帶電子濃度是在整個(gè)導(dǎo)帶能量范圍上，對(duì)導(dǎo)帶狀態(tài)密度與費(fèi)米-狄拉克概率分布函數(shù)的乘積進(jìn)行積分得到的 2. 價(jià)帶空穴

9、濃度是在整個(gè)價(jià)帶能量范圍上，對(duì)價(jià)帶狀態(tài)密度與某狀態(tài)為空的概率【 】的乘積進(jìn)行積分得到的。 3. 本章討論了對(duì)半導(dǎo)體滲入施主雜質(zhì)（V族元素）和受主雜質(zhì)（III族元素）形成n型和p型非本征半導(dǎo)體的概念。 4. 推導(dǎo)出了基本關(guān)系式 。 5. 引入了雜質(zhì)完全電離與電中性的概念，推導(dǎo)出了電子與空穴濃度關(guān)于摻雜濃度的函數(shù)表達(dá)式。 6. 推導(dǎo)出了費(fèi)米能級(jí)位置關(guān)于摻雜濃度的表達(dá)式。 7. 討論了費(fèi)米能級(jí)的應(yīng)用。在熱平衡態(tài)下，半導(dǎo)體內(nèi)的費(fèi)米能級(jí)處處相等。 8. 重要術(shù)語(yǔ)解釋 1. 受主原子：為了形成p型材料而加入半導(dǎo)體內(nèi)的雜質(zhì)原子。 2. 載流子電荷：在半導(dǎo)體內(nèi)運(yùn)動(dòng)并形成電流的電子和（或）空穴。

10、 3. 雜質(zhì)補(bǔ)償半導(dǎo)體：同一半導(dǎo)體區(qū)域內(nèi)既含有施主雜質(zhì)又含有受主雜質(zhì)的半導(dǎo)體。 4. 完全電離：所有施主雜質(zhì)原子因失去電子而帶正電，所有受主雜質(zhì)原子因獲得電子而帶負(fù)電的情況。 5. 簡(jiǎn)并半導(dǎo)體：電子或空穴的濃度大于有效狀態(tài)密度，費(fèi)米能級(jí)位于導(dǎo)帶中（n型）或價(jià)帶中（p型）的半導(dǎo)體。 6. 施主原子：為了形成n型材料而加入半導(dǎo)體內(nèi)的雜質(zhì)原子。 7. 有效狀態(tài)密度：即在導(dǎo)帶能量范圍內(nèi)對(duì)量子態(tài)密度函數(shù)gc（E）與費(fèi)米函數(shù)fF（E）的乘積進(jìn)行積分得到的參數(shù)Nc；在價(jià)帶能量范圍內(nèi)對(duì)量子態(tài)密度函數(shù)gv（E）與【1-fF（E）】的乘積進(jìn)行積分得到的參數(shù)N。 8. 非本征半導(dǎo)體：進(jìn)行了定量施主或受主

11、摻雜，從而使電子濃度或空穴濃度偏離本征載流子濃度產(chǎn)生多數(shù)載流子電子（n型）或多數(shù)載流子空穴（p型）的半導(dǎo)體。 9. 束縛態(tài)：低溫下半導(dǎo)體內(nèi)的施主與受主呈現(xiàn)中性的狀態(tài)。此時(shí)，半導(dǎo)體內(nèi)的電子濃度與空穴濃度非常小。 10. 本征載流子濃度 ：本征半導(dǎo)體內(nèi)導(dǎo)帶電子的濃度和價(jià)帶空穴的濃度（數(shù)值相等）。 11. 本征費(fèi)米能級(jí) ：本征半導(dǎo)體內(nèi)的費(fèi)米能級(jí)位置。 12. 本征半導(dǎo)體：沒(méi)有雜質(zhì)原子且晶體中無(wú)晶格缺陷的純凈半導(dǎo)體材料。 13. 非簡(jiǎn)并半導(dǎo)體：參入相對(duì)少量的施主和（或）受主雜質(zhì)，使得施主和（或）受主能級(jí)分立、無(wú)相互作用的半導(dǎo)體。 第五章、 載流子運(yùn)輸現(xiàn)象 9. 小結(jié) 1. 半導(dǎo)體中的兩

12、種基本輸運(yùn)機(jī)構(gòu)：電場(chǎng)作用下的漂移運(yùn)動(dòng)和濃度梯度作用下的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。 2. 存在外加電場(chǎng)時(shí)，在散射作用下載流子達(dá)到平均漂移速度。半導(dǎo)體存在兩種散射過(guò)程，即晶格散射和電離雜質(zhì)散射 3. 在若電場(chǎng)下，平均漂移速度是電場(chǎng)強(qiáng)度的線性函數(shù)；而在強(qiáng)力場(chǎng)下，漂移速度達(dá)到飽和，其數(shù)量級(jí)為107cm/s。 4. 載流子遷移率為平均漂移速度與外加電場(chǎng)之比。電子和空穴遷移率是溫度以及電離雜質(zhì)濃度的函數(shù)。 5. 漂移電流密度為電導(dǎo)率和電場(chǎng)強(qiáng)度的乘積（歐姆定律的一種表示）。電導(dǎo)率是載流子濃度和遷移率的函數(shù)。電阻率等于電導(dǎo)率的倒數(shù)。 6. 擴(kuò)散電流密度與載流子擴(kuò)散系數(shù)和載流子濃度梯度成正比。 7. 擴(kuò)散系數(shù)和遷移

13、率的關(guān)系成為愛(ài)因斯坦關(guān)系 8. 霍爾效應(yīng)是載流子電荷在相互垂直的電場(chǎng)和磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的。載流子風(fēng)生偏轉(zhuǎn)，干生出霍爾效應(yīng)。霍爾電壓的正負(fù)反映了半導(dǎo)體的導(dǎo)電類(lèi)型。還可以由霍爾電壓確定多數(shù)載流子濃度和遷移率。 10. 重要術(shù)語(yǔ)解釋 1. 電導(dǎo)率：關(guān)于載流子漂移的材料參數(shù)；可量化為漂移電流密度和電場(chǎng)強(qiáng)度之比。 2. 擴(kuò)散：粒子從高濃度區(qū)向低濃度區(qū)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程。 3. 擴(kuò)散系數(shù)：關(guān)于粒子流動(dòng)與粒子濃度梯度之間的參數(shù)。 4. 擴(kuò)散電流：載流子擴(kuò)散形成的電流。 5. 漂移：在電場(chǎng)作用下，載流子的運(yùn)動(dòng)過(guò)程。 6. 漂移電流：載流子漂移形成的電流 7. 漂移速度：電場(chǎng)中載流子的平均漂移速度 8

14、. 愛(ài)因斯坦關(guān)系：擴(kuò)散系數(shù)和遷移率的關(guān)系 9. 霍爾電壓：在霍爾效應(yīng)測(cè)量中，半導(dǎo)體上產(chǎn)生的橫向壓降 10. 電離雜質(zhì)散射：載流子和電離雜質(zhì)原子之間的相互作用 11. 晶格散射：載流子和熱震動(dòng)晶格原子之間的相互作用 12. 遷移率：關(guān)于載流子漂移和電場(chǎng)強(qiáng)度的參數(shù) 13. 電阻率：電導(dǎo)率的倒數(shù)；計(jì)算電阻的材料參數(shù) 14. 飽和速度：電場(chǎng)強(qiáng)度增加時(shí)，載流子漂移速度的飽和值。 15. 半導(dǎo)體中的非平衡過(guò)剩載流子 第六章、 半導(dǎo)體中的非平衡過(guò)剩載流子 11. 小結(jié) 1. 討論了過(guò)剩電子和空穴產(chǎn)生與復(fù)合的過(guò)程，定義了過(guò)剩載流子的產(chǎn)生率和復(fù)合率 2. 過(guò)剩電子和空穴是一起運(yùn)動(dòng)的，而不是

15、互相獨(dú)立的。這種現(xiàn)象稱(chēng)為雙極疏運(yùn) 3. 推導(dǎo)了雙極疏運(yùn)方程，并討論了其中系數(shù)的小注入和非本征摻雜約束條件。在這些條件下，過(guò)剩電子和空穴的共同漂移和擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)取決于少子的特性，這個(gè)結(jié)果就是半導(dǎo)體器件狀態(tài)的基本原理 4. 討論了過(guò)剩載流子壽命的概念 5. 分別分析了過(guò)剩載流子狀態(tài)作為時(shí)間的函數(shù) 作為空間的函數(shù)和同事作為實(shí)踐與空間的函數(shù)的情況 6. 定義了電子和空穴的準(zhǔn)費(fèi)米能級(jí)。這些參數(shù)用于描述非平衡狀態(tài)下，電子和空穴的總濃度 7. 半導(dǎo)體表面效應(yīng)對(duì)過(guò)剩電子和空穴的狀態(tài)產(chǎn)生影響。定義了表面復(fù)合速度 12. 重要術(shù)語(yǔ)解釋 1. 雙極擴(kuò)散系數(shù)：過(guò)剩載流子的有效擴(kuò)散系數(shù) 2. 雙極遷移率：過(guò)

16、剩載流子的有效遷移率 3. 雙極疏運(yùn)：具有相同擴(kuò)散系數(shù)，遷移率和壽命的過(guò)剩電子和空穴的擴(kuò)散，遷移和復(fù)合過(guò)程 4. 雙極輸運(yùn)方程：用時(shí)間和空間變量描述過(guò)剩載流子狀態(tài)函數(shù)的方程 5. 載流子的產(chǎn)生：電子從價(jià)帶躍入導(dǎo)帶，形成電子-空穴對(duì)的過(guò)程 6. 載流子的復(fù)合：電子落入價(jià)帶中的空能態(tài)（空穴）導(dǎo)致電子-空穴對(duì)消滅的過(guò)程 7. 過(guò)剩載流子：過(guò)剩電子和空穴的過(guò)程 8. 過(guò)剩電子：導(dǎo)帶中超出熱平衡狀態(tài)濃度的電子濃度 9. 過(guò)剩空穴：價(jià)帶中超出熱平衡狀態(tài)濃度的空穴濃度 10. 過(guò)剩少子壽命：過(guò)剩少子在復(fù)合前存在的平均時(shí)間 11. 產(chǎn)生率：電子-空穴對(duì)產(chǎn)生的速率（#/cm3-ms） 12.

17、 小注入：過(guò)剩載流子濃度遠(yuǎn)小于熱平衡多子濃度的情況 13. 少子擴(kuò)散長(zhǎng)度：少子在復(fù)合前的平均擴(kuò)散距離：數(shù)學(xué)表示為，其中D和分別為少子的擴(kuò)散系數(shù)和壽命 14. 準(zhǔn)費(fèi)米能級(jí)：電子和空穴的準(zhǔn)費(fèi)米能級(jí)分別將電子和空穴的非平衡狀態(tài)濃度與本征載流子濃度以及本征費(fèi)米能級(jí)聯(lián)系起來(lái) 15. 復(fù)合率：電子－空穴對(duì)復(fù)合的速率（#/cm3-s） 16. 表面態(tài)：半導(dǎo)體表面禁帶中存在的電子能態(tài)。 第七章、 pn結(jié) 13. 小結(jié) 1. 首先介紹了均勻摻雜的pn結(jié)。均勻摻雜pn結(jié)是指：半導(dǎo)體的一個(gè)區(qū)均勻摻雜了受主雜質(zhì)，而相鄰的區(qū)域均勻摻雜了施主雜質(zhì)。這種pn結(jié)稱(chēng)為同質(zhì)結(jié) 2. 在冶金結(jié)兩邊的p區(qū)與n區(qū)內(nèi)分別

18、形成了空間電荷區(qū)或耗盡區(qū)。該區(qū)內(nèi)不存在任何可以移動(dòng)的電子或空穴，因而得名。由于n區(qū)內(nèi)的施主雜質(zhì)離子的存在，n區(qū)帶正電；同樣，由于p區(qū)內(nèi)受主雜質(zhì)離子存在，p區(qū)帶負(fù)電。 3. 由于耗盡區(qū)內(nèi)存在凈空間電荷密度，耗盡區(qū)內(nèi)有一個(gè)電場(chǎng)。電場(chǎng)的方向?yàn)橛蒼區(qū)指向p區(qū) 4. 空間電荷區(qū)內(nèi)部存在電勢(shì)差。在零偏壓的條件下，該電勢(shì)差即內(nèi)建電勢(shì)差維持熱平衡狀態(tài)，并且在阻止n區(qū)內(nèi)多子電子向p區(qū)擴(kuò)散的同時(shí)，阻止p區(qū)內(nèi)多子空穴向n區(qū)擴(kuò)散。 5. 反騙電壓（n區(qū)相對(duì)于p區(qū)為正）增加了勢(shì)壘的高度，增加了空間電荷區(qū)的寬度，并且增強(qiáng)了電場(chǎng)。 6. 隨著反偏電壓的改變，耗盡區(qū)內(nèi)的電荷數(shù)量也改變。這個(gè)隨電壓改變的電荷量可以用來(lái)描

19、述pn結(jié)的勢(shì)壘電容。 7. 線性緩變結(jié)是非均勻摻雜結(jié)的典型代表。本章我們推導(dǎo)出了有關(guān)線性緩變結(jié)的電場(chǎng)，內(nèi)建電勢(shì)差，勢(shì)壘電容的表達(dá)式。這些函數(shù)表達(dá)式與均勻摻雜結(jié)的情況是不同的 8. 特定的摻雜曲線可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)特定的電容特性。超突變結(jié)是一種摻雜濃度從冶金結(jié)處開(kāi)始下降的特殊pn結(jié)。這種結(jié)非常適用于制作諧振電路中的變?nèi)荻O管。 14. 重要術(shù)語(yǔ)解釋 1. 突變結(jié)近似：認(rèn)為從中性半導(dǎo)體區(qū)到空間電荷區(qū)的空間電荷密度有一個(gè)突然的不連續(xù) 2. 內(nèi)建電勢(shì)差：熱平衡狀態(tài)下pn結(jié)內(nèi)p區(qū)與n區(qū)的靜電電勢(shì)差。 3. 耗盡層電容：勢(shì)壘電容的另一種表達(dá)式 4. 耗盡區(qū)：空間電荷區(qū)的另一種表達(dá) 5. 超變突結(jié)

20、：一種為了實(shí)現(xiàn)特殊電容－電壓特性而進(jìn)行冶金結(jié)處高摻雜的pn結(jié)，其特點(diǎn)為pn結(jié)一側(cè)的摻雜濃度由冶金結(jié)處開(kāi)始下降 6. 勢(shì)壘電容（結(jié)電容）：反向偏置下pn結(jié)的電容 7. 線性緩變結(jié)：冶金結(jié)兩側(cè)的摻雜濃度可以由線性分布近似的pn結(jié) 8. 冶金結(jié)：pn結(jié)內(nèi)p型摻雜與n型摻雜的分界面。 9. 單邊突變結(jié)：冶金結(jié)一側(cè)的摻雜濃度遠(yuǎn)大于另一側(cè)的摻雜濃度的pn結(jié) 10. 反偏：pn結(jié)的n區(qū)相對(duì)于p區(qū)加正電壓，從而使p區(qū)與n區(qū)之間勢(shì)壘的大小超過(guò)熱平衡狀態(tài)時(shí)勢(shì)壘的大小 11. 空間電荷區(qū)：冶金結(jié)兩側(cè)由于n區(qū)內(nèi)施主電離和p區(qū)內(nèi)受主電離而形成的帶凈正電與負(fù)電的區(qū)域 12. 空間電荷區(qū)寬度：空間電荷區(qū)延伸到

21、p區(qū)與n區(qū)內(nèi)的距離，它是摻雜濃度與外加電壓的函數(shù) 13. 變?nèi)荻O管：電容隨著外加電壓的改變而改變的二極管。 第八章、 pn結(jié)二極管 15. 小結(jié) 1. 當(dāng)pn結(jié)外加正偏電壓時(shí)（p區(qū)相對(duì)與n區(qū)為正），pn結(jié)內(nèi)部的勢(shì)壘就會(huì)降低，于是p區(qū)空穴與n區(qū)電子就會(huì)穿過(guò)空間電荷區(qū)流向相應(yīng)的區(qū)域 2. 本章推導(dǎo)出了與n區(qū)空間電荷區(qū)邊緣處的少子空穴濃度和p區(qū)空間電荷區(qū)邊緣處的少子濃度相關(guān)的邊界條件 3. 注入到n區(qū)內(nèi)的空穴與注入到p區(qū)內(nèi)的電子成為相應(yīng)區(qū)域內(nèi)的過(guò)剩少子。過(guò)剩少子的行為由第六章中推導(dǎo)的雙極輸運(yùn)方程來(lái)描述。求出雙極輸運(yùn)方程的解并將邊界條件代入，就可以求出n區(qū)與p區(qū)內(nèi)穩(wěn)態(tài)少數(shù)載流子的濃度分布

22、 4. 由于少子濃度梯度的存在，pn結(jié)內(nèi)存在少子擴(kuò)散電流。少子擴(kuò)散電流產(chǎn)生了pn結(jié)二極管的理想電流－電壓關(guān)系 5. 本章得出了pn結(jié)二極管的小信號(hào)模型。最重要的兩個(gè)參數(shù)是擴(kuò)散電阻與擴(kuò)散電容 6. 反偏pn結(jié)的空間電荷區(qū)內(nèi)產(chǎn)生了過(guò)剩載流子。在電場(chǎng)的作用下，這些載流子被掃處了空間電荷區(qū)，形成反偏產(chǎn)生電流。產(chǎn)生電流是二極管反偏電流的一個(gè)組成部分。Pn結(jié)正偏時(shí)，穿過(guò)空間電荷區(qū)的過(guò)剩載流子可能發(fā)生復(fù)合，產(chǎn)生正偏復(fù)合電流。復(fù)合電流是pn結(jié)正偏電流的另一個(gè)組成部分 7. 當(dāng)pn結(jié)的外加反偏電壓足夠大時(shí)，就會(huì)發(fā)生雪崩擊穿。此時(shí)，pn結(jié)體內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)較大的反偏電流。擊穿電壓為pn結(jié)摻雜濃度的函數(shù)。在單邊p

23、n結(jié)中，擊穿電壓是低摻雜一側(cè)摻雜濃度的函數(shù) 8. 當(dāng)pn結(jié)由正偏狀態(tài)轉(zhuǎn)換到反偏狀態(tài)時(shí)，pn結(jié)內(nèi)存儲(chǔ)的過(guò)剩少數(shù)載流子會(huì)被移走，即電容放電。放電時(shí)間稱(chēng)為存儲(chǔ)時(shí)間，它是二極管 開(kāi)關(guān)速度的一個(gè)限制因素 16. 重要術(shù)語(yǔ)解釋 1. 雪崩擊穿：電子和空穴穿越空間電荷區(qū)時(shí)，與空間電荷區(qū)內(nèi)原子的電子發(fā)生碰撞產(chǎn)生電子－空穴對(duì)，在pn結(jié)內(nèi)形成一股很大的反偏電流，這個(gè)過(guò)程就稱(chēng)為雪崩擊穿。 2. 載流子注入：外加偏壓時(shí)，pn結(jié)體內(nèi)載流子穿過(guò)空間電荷區(qū)進(jìn)入p區(qū)或n區(qū)的過(guò)程 3. 臨界電場(chǎng)：發(fā)生擊穿時(shí)pn結(jié)空間電荷區(qū)的最大電場(chǎng)強(qiáng)度 4. 擴(kuò)散電容：正偏pn結(jié)內(nèi)由于少子的存儲(chǔ)效應(yīng)而形成的電容 5. 擴(kuò)散電導(dǎo)：

24、正偏pn結(jié)的低頻小信號(hào)正弦電流與電壓的比值 6. 擴(kuò)散電阻：擴(kuò)散電導(dǎo)的倒數(shù) 7. 正偏：p區(qū)相對(duì)于n區(qū)加正電壓。此時(shí)結(jié)兩側(cè)的電勢(shì)差要低于熱平衡時(shí)的值 8. 產(chǎn)生電流：pn結(jié)空間電荷區(qū)內(nèi)由于電子－空穴對(duì)熱產(chǎn)生效應(yīng)形成的反偏電流 9. 場(chǎng)二極管：電中性p區(qū)與n區(qū)的長(zhǎng)度大于少子擴(kuò)散長(zhǎng)度的二極管。 10. 復(fù)合電流：穿越空間電荷區(qū)時(shí)發(fā)生復(fù)合的電子與空穴所產(chǎn)生的正偏pn結(jié)電流 11. 反向飽和電流：電中性p區(qū)與n區(qū)中至少有一個(gè)區(qū)的長(zhǎng)度小于少子擴(kuò)散長(zhǎng)度的pn結(jié)二極管。 12. 存儲(chǔ)時(shí)間：當(dāng)pn結(jié)二極管由正偏變?yōu)榉雌珪r(shí)，空間電荷區(qū)邊緣的過(guò)剩少子濃度由穩(wěn)態(tài)值變成零所用的時(shí)間 第九章、 17.

25、 小結(jié) 1. 輕參雜半導(dǎo)體上的金屬可以和半導(dǎo)體形成整流接觸，這種接觸稱(chēng)為肖特基勢(shì)壘二極管。金屬與半導(dǎo)體間的理想勢(shì)壘高度會(huì)因金屬功函數(shù)和半導(dǎo)體的電子親和能的不同而不同。 2. 當(dāng)在n型半導(dǎo)體和金屬之間加上一個(gè)正電壓是（即反偏），半導(dǎo)體與金屬之間的勢(shì)壘增加，因此基本上沒(méi)有載流子的流動(dòng)。當(dāng)金屬與n型半導(dǎo)體間加上一個(gè)正電壓時(shí)（即正偏），半導(dǎo)體與金屬間的勢(shì)壘降低，因此電子很容易從半導(dǎo)體流向金屬，這種現(xiàn)象稱(chēng)為熱電子發(fā)射。 3. 肖特基勢(shì)壘二極管的理想i-v關(guān)系與pn結(jié)二極管的相同。然而，電流值的數(shù)量級(jí)與pn結(jié)二極管的不同，肖特基二極管的開(kāi)關(guān)速度要快一些。另外，肖特基二極管的反向飽和電流比pn結(jié)的大，

26、所以在達(dá)到與pn結(jié)二極管一樣的電流時(shí)，肖特基二極管需要的正的偏壓要低。 4. 金屬-半導(dǎo)體也可能想成歐姆接觸，這種接觸的接觸電阻很低，是的結(jié)兩邊導(dǎo)通時(shí)結(jié)兩邊的壓降很小。 5. 兩種不同能帶系的半導(dǎo)體材料可以形成半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)。異質(zhì)結(jié)一個(gè)有用的特性就是能在表面形成勢(shì)壘。在與表面垂直的方向上，電子的活動(dòng)會(huì)受到勢(shì)肼的限制，但電子在其他的兩個(gè)方向可以自由的流動(dòng)。 18. 重要術(shù)語(yǔ)解釋?zhuān)? 1. 反型異質(zhì)結(jié)：參雜劑在冶金結(jié)處變化的異質(zhì)結(jié)。 2. 電子親和規(guī)則：這個(gè)規(guī)則是指，在一個(gè)理想的異質(zhì)結(jié)中，導(dǎo)帶處的不連續(xù)性是由于兩種半導(dǎo)體材料的電子親和能是不同的引起的。 3. 異質(zhì)結(jié)：兩種不同的半導(dǎo)體材料接

27、觸形成的結(jié)。 4. 鏡像力降低效應(yīng)：由于電場(chǎng)引起的金屬-半導(dǎo)體接觸處勢(shì)壘峰值降低的現(xiàn)象。 5. 同型異質(zhì)結(jié)：參雜劑在冶金結(jié)處不變的異質(zhì)結(jié)。 6. 歐姆接觸：金屬半導(dǎo)體接觸電阻很低，且在結(jié)兩邊都能形成電流的接觸。 7. 理查德森常數(shù)：肖特基二極管中的I-V關(guān)系中的一個(gè)參數(shù)A*。 8. 肖特基勢(shì)壘高度：金屬-半導(dǎo)體結(jié)中從金屬到半導(dǎo)體的勢(shì)壘Φbn。 9. 肖特基效應(yīng)：鏡像力降低效應(yīng)的另一種形式。 10. 單位接觸電阻：金屬半導(dǎo)體接觸的J-V曲線在V=0是的斜率的倒數(shù)。 11. 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(guò)勢(shì)壘的過(guò)程。 12. 隧道勢(shì)壘：一個(gè)薄勢(shì)壘，在勢(shì)壘中，其主

28、要作用的電流是隧道電流。 13. 二維電子氣：電子堆積在異質(zhì)結(jié)表面的勢(shì)肼中，但可以沿著其他兩個(gè)方向自由流動(dòng)。 第十章、 19. 小結(jié)： 1. 有兩種類(lèi)型的的雙極晶體管，即npn和pnp型。每一個(gè)晶體管都有三個(gè)不同的參雜區(qū)和兩個(gè)pn結(jié)。中心區(qū)域（基區(qū)）非常窄，所以這兩個(gè)結(jié)成為相互作用結(jié)。 2. 晶體管工作于正向有源區(qū)時(shí)，B-E結(jié)正偏，B-C結(jié)反偏。發(fā)射區(qū)中的多子注入基區(qū)，在那里，他們變成少子。少子擴(kuò)散過(guò)基區(qū)進(jìn)入B-C結(jié)空間電荷區(qū)，在那里，他們被掃入集電區(qū)。 3. 當(dāng)晶體管工作再正向有源區(qū)時(shí)，晶體管一端的電流（集電極電流）受另外兩個(gè)端點(diǎn)所施加的電壓（B-E結(jié)電壓）的控制。這就是其基本的

29、工作原理。 4. 晶體管的三個(gè)擴(kuò)散區(qū)有不同的少子濃度分布。器件中主要的電流由這些少子的擴(kuò)散決定。 5. 共發(fā)射極電流增益是三個(gè)因子的函數(shù)----發(fā)射極注入效率系數(shù)，基區(qū)輸運(yùn)系數(shù)和復(fù)合系數(shù)。發(fā)射極注入效率考慮了從基區(qū)注入到發(fā)射區(qū)的載流子，基區(qū)輸運(yùn)系數(shù)反映了載流子在基區(qū)的復(fù)合，復(fù)合系數(shù)反映了載流子在正偏發(fā)射結(jié)內(nèi)部的復(fù)合。 6. 考慮了幾個(gè)非理想效應(yīng)： 7. 基區(qū)寬度調(diào)制效應(yīng)，說(shuō)著說(shuō)是厄爾利效應(yīng)----中性基區(qū)寬度隨B-C結(jié)電壓變化而發(fā)生變化，于是集電極電流隨B-C結(jié)或C-E結(jié)電壓變化而變化。 8. 大注入效應(yīng)使得集電極電流隨C-E結(jié)電壓增加而以低速率增加。 9. 發(fā)射區(qū)禁帶變窄效應(yīng)是的

30、發(fā)射區(qū)參雜濃度非常高時(shí)發(fā)射效率變小。 10. 電流集邊效應(yīng)使得發(fā)射極邊界的電流密度大于中心位置的電流密度。 11. 基區(qū)非均勻摻雜在基區(qū)中感生出靜電場(chǎng)，有助于少子度越基區(qū)。 12. 兩種擊穿機(jī)制----穿通和雪崩擊穿。 13. 晶體管的三種等效電路或者數(shù)學(xué)模型。E-M模型和等效電路對(duì)于晶體管的所有工作模式均適用?；鶇^(qū)為非均勻摻雜時(shí)使用G-P模型很方便。小信號(hào)H-P模型適用于線性放大電路的正向有源晶體管。 14. 晶體管的截止頻率是表征晶體管品質(zhì)的一個(gè)重要參數(shù)，他是共發(fā)射極電流增益的幅值變?yōu)?時(shí)的頻率。頻率響應(yīng)是E-B結(jié)電容充電時(shí)間、基區(qū)度越時(shí)間、集電結(jié)耗盡區(qū)度越時(shí)間和集電結(jié)電容充電時(shí)

31、間的函數(shù)。 15. 雖然開(kāi)關(guān)應(yīng)用涉及到電流和電壓較大的變化，但晶體管的開(kāi)關(guān)特性和頻率上限直接相關(guān)，開(kāi)關(guān)特性的一個(gè)重要的參數(shù)是點(diǎn)和存儲(chǔ)時(shí)間，它反映了晶體管有飽和態(tài)轉(zhuǎn)變變成截止態(tài)的快慢。 20. 重要術(shù)語(yǔ)解釋?zhuān)? 1. 截止頻率：共基極電流增益幅值變?yōu)槠涞皖l值的1根號(hào)2時(shí)的頻率，就是截止頻率。 2. 禁帶變窄：隨著發(fā)射區(qū)中摻雜，禁帶的寬度減小。 3. 基區(qū)渡越時(shí)間：少子通過(guò)中性基區(qū)所用的時(shí)間。 4. 基區(qū)輸運(yùn)系數(shù)：共基極電流增益中的一個(gè)系數(shù)，體現(xiàn)了中性基區(qū)中載流子的復(fù)合。 5. 基區(qū)寬度調(diào)制效應(yīng)：隨C-E結(jié)電壓或C-B結(jié)電壓的變化，中性基區(qū)寬度的變化。 6. B截止效率：共發(fā)射極電流

32、增益幅值下降到其頻值的1根號(hào)2時(shí)的頻率。 7. 集電結(jié)電容充電時(shí)間：隨發(fā)射極電流變化，B-C結(jié)空間電荷區(qū)和急電區(qū)-襯底結(jié)空間電荷區(qū)寬度發(fā)生變化的時(shí)間常數(shù)。 8. 集電結(jié)耗盡區(qū)渡越時(shí)間：載流子被掃過(guò)B-C結(jié)空間電荷區(qū)所需的時(shí)間。 9. 共基極電流增益：集電極電流與發(fā)射極電流之比。 10. 共發(fā)射極電流增益：集電極電流與基極電流之比。 11. 電流集邊：基極串聯(lián)電阻的橫向壓降使得發(fā)射結(jié)電流為非均勻值。 12. 截止：晶體管兩個(gè)結(jié)均加零偏或反偏時(shí)，晶體管電流為零的工作狀態(tài)。 13. 截止頻率：共發(fā)射極電流增益的幅值為1時(shí)的頻率。 14. 厄爾利電壓：反向延長(zhǎng)晶體管的I-V特性曲線與電

33、壓軸交點(diǎn)的電壓的絕對(duì)值。 15. E-B結(jié)電容充電時(shí)間：發(fā)射極電流的變化引起B(yǎng)-E結(jié)空間電荷區(qū)寬度變化所需的時(shí)間。 16. 發(fā)射極注入效率系數(shù)：共基極電流增益的一個(gè)系數(shù)，描述了載流子從基區(qū)向發(fā)射區(qū)的注入。 17. 正向有源：B-E結(jié)正偏、B-C結(jié)反偏時(shí)的工作模式。 18. 反向有源：B-E結(jié)反偏、B-C結(jié)正偏時(shí)的工作模式。 19. 輸出電導(dǎo)：集電極電流對(duì)C-E兩端電壓的微分之比。 第十一章、 21. 小結(jié) 1. 這一章討論了MOSFET的基本物理結(jié)構(gòu)和特性 2. MOSFET的核心為MOS電容器。與氧化物-半導(dǎo)體界面相鄰的半導(dǎo)體能帶是玩去的，他由加載MOS電容器上的電壓決定。

34、表面處導(dǎo)帶和價(jià)帶相對(duì)于費(fèi)米能級(jí)的位置是MOS電容器電壓的函數(shù)。 3. 氧化層-半導(dǎo)體界面處的半導(dǎo)體表面可通過(guò)施加正偏柵壓由到發(fā)生反型，或者通過(guò)施加負(fù)柵壓由n型到p型發(fā)生發(fā)型。因此在于氧化層相鄰處產(chǎn)生了反型層流動(dòng)電荷?；綧OS場(chǎng)效應(yīng)原理是有反型層電荷密度的調(diào)制作用體現(xiàn)的 4. 討論了MOS電容器的C-V特性。例如，等價(jià)氧化層陷阱電荷密度和界面態(tài)密度可由C-V測(cè)量方法決定 5. 兩類(lèi)基本的MOSFET為n溝和p溝，n溝中的電流由反型層電子的流動(dòng)形成，p溝中的電流由反型層空穴流動(dòng)形成。這兩類(lèi)器件都可以是增強(qiáng)型的，通常情況下器件是關(guān)的，需施加一個(gè)柵壓才能使器件開(kāi)啟；也可以是耗盡型的，此時(shí)在通常

35、情況下器件是開(kāi)的，需施加一個(gè)柵壓才能使器件關(guān)閉 6. 平帶電壓是滿足條件時(shí)所加的柵壓，這時(shí)導(dǎo)帶和價(jià)帶不發(fā)生彎曲，并且半導(dǎo)體中沒(méi)有空間電荷區(qū)。平帶電壓時(shí)金屬-氧化層勢(shì)壘的高度、半導(dǎo)體-氧化層勢(shì)壘高度以及固定氧化層陷阱電荷數(shù)量的函數(shù) 7. 閾值電壓是指半導(dǎo)體表面達(dá)到閾值反型點(diǎn)時(shí)所加的柵壓，此時(shí)反型層電荷密度的大小等于半導(dǎo)體摻雜濃度。閾值電壓是平帶電壓、半導(dǎo)體摻雜濃度和氧化層厚度的函數(shù)。 8. MOSFET中的電流是由反型層載流子在漏源之間的流動(dòng)形成的。反型層電荷密度和溝道電導(dǎo)是由柵壓控制，這意味著溝道電流被柵壓控制 9. 當(dāng)晶體管偏置在非飽和區(qū)（VDS

36、溝道中都有反型電荷存在。漏電流是柵源電壓和漏源電壓的函數(shù)，當(dāng)晶體管工作在飽和區(qū)（VDS>VDS(sat)）時(shí)，反型電荷密度在漏端附近被夾斷，此時(shí)理想漏電流僅是柵源電壓的函數(shù) 10. 實(shí)際的MOSFET是一個(gè)四端器件，在襯底或體為第四端。隨著反偏源-襯底電壓的增加，閾值電壓增大。在源端和襯底不存在電學(xué)連接的集成電路中，襯底偏置效應(yīng)變得很重要。 11. 討論了含有電容的MOSFET小信號(hào)等效電路。分析了影響頻率限制的MOSFET的一些物理因素。特別的，由于密勒效應(yīng)，漏源交替電容成為了MOSFET頻率響應(yīng)的一個(gè)制約罌粟。作為器件頻率響應(yīng)的一個(gè)特點(diǎn)，截止頻率反比于溝道長(zhǎng)度，因此，溝道長(zhǎng)度的減小將導(dǎo)

37、致MOSFET頻率性能的提高 12. 簡(jiǎn)要討論了n溝和p溝器件制作在同一塊芯片上的CMOS技術(shù)。被電學(xué)絕緣的p型和n型襯底區(qū)時(shí)電容兩類(lèi)晶體管的必要條件。有不同的工藝來(lái)實(shí)現(xiàn)這一結(jié)構(gòu)。CMOS結(jié)構(gòu)中遇到的一個(gè)潛在問(wèn)題是閂鎖現(xiàn)象，即可能發(fā)生在四層pnpn結(jié)構(gòu)中的高電流、低電壓情況 22. 重要術(shù)語(yǔ)解釋 1. 對(duì)基層電荷：由于熱平衡載流子濃度過(guò)剩而在氧化層下面產(chǎn)生的電荷 2. 體電荷效應(yīng)：由于漏源電壓改變而引起的沿溝道長(zhǎng)度方向上的空間電荷寬度改變所導(dǎo)致的漏電流偏離理想情況 3. 溝道電導(dǎo)：當(dāng)VDS0時(shí)漏電流與漏源電壓改變的過(guò)程 4. CMOS：互補(bǔ)MOS；將p溝和n溝器件制作在同一芯片上的

38、電路工藝 5. 截至頻率：輸入交流柵電流等于輸處交流漏電流時(shí)的信號(hào)頻率 6. 耗盡型MOSFET：必須施加?xùn)烹妷翰拍荜P(guān)閉的一類(lèi)MOSFET 7. 增強(qiáng)型MOSFET：鼻血施加?xùn)烹妷翰拍荛_(kāi)啟的一類(lèi)MOSFET 8. 等價(jià)固定氧化層電荷：與氧化層－半導(dǎo)體界面緊鄰的氧化層中的有效固定電荷，用Q'SS表示。 9. 平帶電壓：平帶條件發(fā)生時(shí)所加的柵壓，此時(shí)在氧化層下面的半導(dǎo)體中沒(méi)有空閑電荷區(qū) 10. 柵電容充電時(shí)間：由于柵極信號(hào)變化引起的輸入柵電容的充電或放電時(shí)間 11. 界面態(tài)：氧化層－半導(dǎo)體界面處禁帶寬度中允許的電子能態(tài) 12. 反型層電荷：氧化層下面產(chǎn)生的電荷，它們與半導(dǎo)體摻雜的類(lèi)

39、型是相反的 13. 反型層遷移率：反型層中載流子的遷移率 14. 閂鎖：比如在CMOS電路中那樣，可能發(fā)生在四層pnpn結(jié)構(gòu)中的高電流 低電壓現(xiàn)象 15. 最大空間電荷區(qū)寬度：閾值反型時(shí)氧化層下面的空間電荷區(qū)寬度金屬－半導(dǎo)體功函數(shù)差：金屬功函數(shù)和電子親和能之差的函數(shù)，用ms表示 16. 臨界反型：當(dāng)柵壓接近或等于閾值電壓時(shí)空間電荷寬度的微弱改變，并且反型層電荷密度等于摻雜濃度時(shí)的情形 17. 柵氧化層電容：氧化層介電常數(shù)與氧化層厚度之比，表示的是單位面積的電容，記為Cox 18. 飽和：在漏端反型電荷密度為零且漏電流不再是漏源電壓的函數(shù)的情形 19. 強(qiáng)反型：反型電荷密度大于摻雜

40、濃度時(shí)的情形 20. 閾值反型點(diǎn)：反型電荷密度等于摻雜濃度時(shí)的情形 21. 閾值電壓：達(dá)到閾值反型點(diǎn)所需的柵壓 22. 跨導(dǎo)：漏電流ude該變量與其對(duì)應(yīng)的柵壓該變量之比 23. 弱反型：反型電流密度小于摻雜濃度時(shí)的情形 第十二章、 23. 小結(jié)： 1. 亞閾值電導(dǎo)是指在MOSFET中當(dāng)柵-源電壓小于閾值電壓時(shí)漏電流不為零。這種情況下，晶體管被偏置在弱反型模式下，漏電流有擴(kuò)散機(jī)制而非漂移機(jī)制控制。亞閾值電導(dǎo)可以在集成電路中產(chǎn)生一個(gè)較明顯的靜態(tài)偏置電流。 2. 當(dāng)MOSEFT工作于飽和區(qū)時(shí)，由于漏極處的耗盡區(qū)進(jìn)入溝道區(qū)，有效溝道長(zhǎng)度會(huì)隨著漏電壓的增大而減小。漏電流與溝道長(zhǎng)度成反

41、比，成為漏-源函數(shù)。該效應(yīng)稱(chēng)為溝道長(zhǎng)度調(diào)制效應(yīng)。 3. 反型層中的載流子遷移率不是常數(shù)。當(dāng)柵壓增大時(shí)，氧化層界面處的電場(chǎng)增大，引起附加的表面散射。這些散射的載流子導(dǎo)致遷移率的下降，使其偏離理想的電流-電壓曲線。 4. 隨著溝道長(zhǎng)度的減小，橫向電場(chǎng)增大。溝道中流動(dòng)的載流子可以達(dá)到飽和速度；從而在較低的漏極電壓下漏電流就會(huì)飽和。此時(shí)，漏電流成為柵-源電壓的線性函數(shù)。 5. MOSEFT設(shè)計(jì)的趨勢(shì)是使器件尺寸越來(lái)越小。我們討論了恒定電場(chǎng)等比例縮小理論。該理論是指溝道長(zhǎng)度、溝道寬度、氧化層厚度和工作電壓按照相同的比例因子縮小，而襯底摻雜濃度按照相同的比例因子增大。 6. 討論了隨著器件尺寸的縮

42、小閾值電壓的修正。由于襯底的電荷分享效應(yīng)，隨著溝道長(zhǎng)度的縮小，閾值電壓也減??；隨著溝道寬度的減小，閾值電壓會(huì)增大。 7. 討論了各種電壓擊穿機(jī)制。包括柵氧化層擊穿、溝道雪崩擊穿、寄生晶體管擊穿以及漏源穿通效應(yīng)。這些機(jī)制都可以事器件更快的衰退。輕摻雜漏可以吧漏極擊穿效應(yīng)降到最小。 8. 離子注入可以改變和調(diào)整溝道區(qū)中的襯底摻雜濃度，從而得到滿意的閾值電壓，他可以作為調(diào)整閾值電壓的最后一步。這個(gè)過(guò)程成為通過(guò)離子注入調(diào)整閾值電壓。 24. 重要術(shù)語(yǔ)解釋?zhuān)? 1. 溝道長(zhǎng)度調(diào)制：當(dāng)MOSEFT進(jìn)入飽和區(qū)時(shí)有效溝道長(zhǎng)度隨漏-源電壓的改變。 2. 熱電子：由于在高場(chǎng)強(qiáng)中被加速，能量遠(yuǎn)大于熱平衡時(shí)的

43、值的電子。 3. 輕摻雜漏（LDD）:為了減小電壓擊穿效應(yīng)，在緊鄰溝道處建造一輕摻雜漏區(qū)的MOSEFT。 4. 窄溝道效應(yīng)：溝道寬度變窄后的閾值電壓的偏移。 5. 源漏穿通：由于漏-源電壓引起的漏極和襯底之間的勢(shì)壘高度降低，從而導(dǎo)致漏電流的迅速增大。 6. 短溝道效應(yīng)：溝道長(zhǎng)度變短引起的閾值電壓的偏移。 7. 寄生晶體管擊穿：寄生雙極晶體管中電流增益的改變而引起的MOSEFT擊穿過(guò)程中出現(xiàn)的負(fù)阻效應(yīng)。 8. 亞閾值導(dǎo)電：當(dāng)晶體管柵偏置電壓低于閾值反型點(diǎn)時(shí)，MOSEFT中的導(dǎo)電過(guò)程。 9. 表面散射：當(dāng)載流子在源極與漏極漂移時(shí)，氧化層-半導(dǎo)體界面處載流子的電場(chǎng)吸收作用和庫(kù)侖排斥作用

44、。 10. 閾值調(diào)整：通過(guò)離子注入改變半導(dǎo)體摻雜濃度，從而改變閾值電壓的過(guò)程。 第十三章、 25. 小結(jié) 1. 三種普通的JEFT是pn JEFT、MESFET、以及HEMT。 2. JFET中的電流由垂直于電流方向的電場(chǎng)控制，電流存在于源極和漏極家畜之間的溝道區(qū)中。在pn JFET中，溝道形成了pn結(jié)的一邊，用于調(diào)制溝道電導(dǎo)。 3. JFET的兩個(gè)主要參數(shù)是內(nèi)建夾斷電壓Vpo和夾斷電壓Vp（閾電壓）。內(nèi)建夾斷電壓定義為正值，它是引起結(jié)的空間電荷層完全填滿溝道區(qū)的柵極與溝道之間的總電勢(shì)。夾斷電壓（閾電壓）定義成形成夾斷是所需加的柵極電壓。 4. 跨導(dǎo)即晶體管增益，是漏電流隨著

45、柵極電壓的變化率。 5. 三種非理想的因素：溝道長(zhǎng)度調(diào)制效應(yīng)、飽和速度和亞閾值電流，這些效應(yīng)將改變理想的I-V關(guān)系。 6. 小信號(hào)等效電路，等效電路中包含等效電容；兩個(gè)物理因素影響到頻率限制，即溝道輸運(yùn)時(shí)間與電容電荷存儲(chǔ)時(shí)間。電容電荷存儲(chǔ)時(shí)間常數(shù)通常在短溝道器件中起作用。 7. 在異質(zhì)結(jié)表面，二維電子氣被限制在勢(shì)阱中。電子可以平行于表面運(yùn)動(dòng)。這些電子與電離了的空穴分離，以減小電離雜質(zhì)散射效應(yīng)，形成高的遷移率。 26. 重要術(shù)語(yǔ)解釋 1. 電容電荷存儲(chǔ)時(shí)間：柵極輸入信號(hào)改變時(shí)柵極輸入電容存儲(chǔ)或釋放電荷的時(shí)間。 2. 溝道電導(dǎo)：當(dāng)漏源電壓趨近于極限值零時(shí)，漏電源隨著漏源電壓的變化率。

46、 3. 溝道電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)：溝道電導(dǎo)隨柵極電壓的變化過(guò)程。 4. 溝道長(zhǎng)度調(diào)制效應(yīng)：JFET處于飽和區(qū)是，有效溝道長(zhǎng)度隨漏源電壓的變化。 5. 電導(dǎo)參數(shù)：增強(qiáng)型MESFET的漏電源與柵源電壓的表達(dá)式中的倍數(shù)因子k。 6. 截止頻率：小信號(hào)柵極輸入電流值與小信號(hào)漏極電流值一致時(shí)的頻率。 7. 耗盡型JFET：必須加以柵極電壓才能形成溝道夾斷是器件截止的JFET。 8. 增強(qiáng)型JFET:柵極電壓為零時(shí)已經(jīng)夾斷，必須加以柵源電壓以形成溝道，以是器件開(kāi)啟的JFET。 9. 內(nèi)建夾斷電壓：溝道夾斷是柵結(jié)上的總電壓降。 10. 輸出電阻：柵源電壓隨漏極電流的變化率。 11. 夾斷：柵結(jié)空間電

47、荷區(qū)完全擴(kuò)展進(jìn)溝道，以至于溝道被耗盡的自由載流子充滿的現(xiàn)象。 第十四章、 27. 小結(jié) 1. 太陽(yáng)能電池將光能裝換成電能。 轉(zhuǎn)換系數(shù)要考慮能量小于禁帶寬度的入射光子以及能量小于禁帶寬度的入射光子，能量小的不能被吸收，能量大的可以被吸收，并且多余的能量會(huì)形成熱量。轉(zhuǎn)換系數(shù)一般小于30%。 2. 異質(zhì)結(jié)電池可以增大轉(zhuǎn)換系數(shù)并形成相對(duì)大的開(kāi)路電壓。無(wú)定型硅太陽(yáng)能電池提供了生產(chǎn)低成本大面積電池的可能性。 3. 光電探測(cè)器是將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的半導(dǎo)體器件。光電導(dǎo)體是最簡(jiǎn)單的光電探測(cè)器。入射光子會(huì)引起過(guò)剩載流子電子和空穴，從而引起半導(dǎo)體導(dǎo)電性的變化。 4. 光電二極管是加反偏電壓的二極管。入

48、射光子在空間電荷區(qū)產(chǎn)生的過(guò)剩載流子被電場(chǎng)掃過(guò)形成電場(chǎng)。光電流正比于入射光子強(qiáng)度。PIN和雪崩光電二極管是基本的光電二極管。光電晶體管產(chǎn)生的光電流是晶體管增益的倍數(shù)。由于密勒效應(yīng)和密勒電容 ，光電晶體管的頻率響應(yīng)比光電二極管的慢很多。 5. 在pn結(jié)中光子吸收的反轉(zhuǎn)就是注入電致發(fā)光。在直接帶隙半導(dǎo)體中，過(guò)剩電子和空穴的復(fù)合會(huì)導(dǎo)致光子的發(fā)射。輸出的光信號(hào)波長(zhǎng)取決于禁帶寬度。但是，為了輸出波長(zhǎng)限定在某個(gè)范圍內(nèi)，可以采用化合物半導(dǎo)體，禁帶寬度由組分決定。 6. 發(fā)光二極管（LED）是一種pn結(jié)二極管，其光子的輸出時(shí)過(guò)剩電子和空穴自發(fā)復(fù)合的結(jié)果。輸出信號(hào)中相對(duì)較寬的寬度（30cm）是自發(fā)過(guò)程的結(jié)果。

49、 7. 激光二極管的輸出時(shí)受激發(fā)射的結(jié)果。光學(xué)腔即法里布-柏羅共振腔用來(lái)連接二極管，以便使光子輸出是同相或一致的。多層異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)可用來(lái)連接二極管，以便使光子輸出時(shí)同相或一致的。多層異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)可用來(lái)提高激光二極管的性能。 28. 重要術(shù)語(yǔ)解釋?zhuān)? 1. 吸收系數(shù)：在半導(dǎo)體材料中，單位距離吸收的相對(duì)光子數(shù)，用a表示。 2. 俄歇復(fù)合：電子和空穴的復(fù)合伴隨著吸收其他粒子所釋放的能量，是一個(gè)非輻射復(fù)合過(guò)程。 3. 轉(zhuǎn)換系數(shù)：在太陽(yáng)能電池中，輸出的電功率和入射的光功率之比。 4. 延遲光電流：半導(dǎo)體器件中由于擴(kuò)散電流引起的光電流成分。 5. 外量子效率：在半導(dǎo)體器件中，發(fā)射的光子數(shù)和總光子數(shù)

50、的比率。 6. 填充系數(shù)：ImVm與IscVoc的比率，是太陽(yáng)能電池有效輸出能量的度量。Im和Vm是在最大功率點(diǎn)的電流和電壓值。Isc和Voc是短路電流和開(kāi)路電壓。 7. 菲涅爾損耗：由于折射系數(shù)的變化，在界面處入射光子被反射的部分。 8. 內(nèi)量子效率：能夠產(chǎn)生發(fā)光的二極管電流部分。 9. 發(fā)光二極管（LED）：在正偏pn結(jié)中，由于電子-空穴復(fù)合而產(chǎn)生的自發(fā)光子發(fā)射。 10. 發(fā)光：光發(fā)射的總性質(zhì)。 11. 非輻射復(fù)合：不產(chǎn)生光子的電子和空穴的復(fù)合過(guò)程，例如硅中在導(dǎo)帶和價(jià)帶間的間接躍遷。 12. 開(kāi)路電壓：太陽(yáng)能電池的外電路開(kāi)路時(shí)的電壓。 13. 光電流：由于吸收光子而在半導(dǎo)體

51、器件中產(chǎn)生過(guò)剩載流子，從而形成的電流。 14. 分布反轉(zhuǎn)：處于高能級(jí)的電子濃度比處于低能級(jí)的電子濃度大的情況，是一個(gè)非平衡狀態(tài)。 15. 瞬時(shí)光電流：半導(dǎo)體器件的空間電荷區(qū)產(chǎn)生的光電流成分。 16. 輻射復(fù)合：電子和空穴的復(fù)合過(guò)程能夠產(chǎn)生光子，例如砷化鎵中的帶與帶之間的直接復(fù)合。 17. 肖克萊-里德-霍爾復(fù)合：通過(guò)深能級(jí)陷阱而進(jìn)行的電子-空穴對(duì)的復(fù)合，是非輻射復(fù)合過(guò)程。 18. 短路電流：太陽(yáng)能電池兩端直接相連時(shí)的電流。 19. 受激發(fā)射：有個(gè)電子被入射光子激發(fā)，躍遷到低能級(jí)，同時(shí)發(fā)射第二個(gè)光子的過(guò)程。 第十五章、 基本概念題 1. 第一章 半導(dǎo)體電子狀態(tài) 1.1 半導(dǎo)體

52、 通常是指導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間的材料，其導(dǎo)帶在絕對(duì)零度時(shí)全空，價(jià)帶全滿，禁帶寬度較絕緣體的小許多。 1.2能帶 晶體中，電子的能量是不連續(xù)的，在某些能量區(qū)間能級(jí)分布是準(zhǔn)連續(xù)的，在某些區(qū)間沒(méi)有能及分布。這些區(qū)間在能級(jí)圖中表現(xiàn)為帶狀，稱(chēng)之為能帶。 1.2能帶論是半導(dǎo)體物理的理論基礎(chǔ)，試簡(jiǎn)要說(shuō)明能帶論所采用的理論方法。 答： 能帶論在以下兩個(gè)重要近似基礎(chǔ)上，給出晶體的勢(shì)場(chǎng)分布，進(jìn)而給出電子的薛定鄂方程。通過(guò)該方程和周期性邊界條件最終給出E-k關(guān)系，從而系統(tǒng)地建立起該理論。 單電子近似： 將晶體中其它電子對(duì)某一電子的庫(kù)侖作用按幾率分布平均地加以考慮，這樣就

53、可把求解晶體中電子波函數(shù)的復(fù)雜的多體問(wèn)題簡(jiǎn)化為單體問(wèn)題。 絕熱近似： 近似認(rèn)為晶格系統(tǒng)與電子系統(tǒng)之間沒(méi)有能量交換，而將實(shí)際存在的這種交換當(dāng)作微擾來(lái)處理。 1.2克龍尼克—潘納模型解釋能帶現(xiàn)象的理論方法 答案： 克龍尼克—潘納模型是為分析晶體中電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和E-k關(guān)系而提出的一維晶體的勢(shì)場(chǎng)分布模型，如下圖所示 V X 克龍尼克—潘納模型的勢(shì)場(chǎng)分布 利用該勢(shì)場(chǎng)模型就可給出一維晶體中電子所遵守的薛定諤方程的具體表達(dá)式，進(jìn)而確定波函數(shù)并給出E-k關(guān)系。由此得到的能量分布在k空間上是周期函數(shù)，而且某些能量區(qū)間能級(jí)是準(zhǔn)連續(xù)的（被稱(chēng)為允帶），另一些區(qū)間沒(méi)有電子能級(jí)（被稱(chēng)為禁帶）。從

54、而利用量子力學(xué)的方法解釋了能帶現(xiàn)象，因此該模型具有重要的物理意義。 1.2導(dǎo)帶與價(jià)帶 1.3有效質(zhì)量 有效質(zhì)量是在描述晶體中載流子運(yùn)動(dòng)時(shí)引進(jìn)的物理量。它概括了周期性勢(shì)場(chǎng)對(duì)載流子運(yùn)動(dòng)的影響，從而使外場(chǎng)力與加速度的關(guān)系具有牛頓定律的形式。其大小由晶體自身的E-k關(guān)系決定。 1.4本征半導(dǎo)體 既無(wú)雜質(zhì)有無(wú)缺陷的理想半導(dǎo)體材料。 1.4空穴 空穴是為處理價(jià)帶電子導(dǎo)電問(wèn)題而引進(jìn)的概念。設(shè)想價(jià)帶中的每個(gè)空電子狀態(tài)帶有一個(gè)正的基本電荷，并賦予其與電子符號(hào)相反、大小相等的有效質(zhì)量，這樣就引進(jìn)了一個(gè)假想的粒子，稱(chēng)其為空穴。它引起的假想電流正好等于價(jià)帶中的電子電流。 1.

55、4空穴是如何引入的，其導(dǎo)電的實(shí)質(zhì)是什么？ 答： 空穴是為處理價(jià)帶電子導(dǎo)電問(wèn)題而引進(jìn)的概念。設(shè)想價(jià)帶中的每個(gè)空電子狀態(tài)帶有一個(gè)正的基本電荷，并賦予其與電子符號(hào)相反、大小相等的有效質(zhì)量，這樣就引進(jìn)了一個(gè)假想的粒子，稱(chēng)其為空穴。 這樣引入的空穴，其產(chǎn)生的電流正好等于能帶中其它電子的電流。所以空穴導(dǎo)電的實(shí)質(zhì)是能帶中其它電子的導(dǎo)電作用，而事實(shí)上這種粒子是不存在的。 1.5 半導(dǎo)體的回旋共振現(xiàn)象是怎樣發(fā)生的（以n型半導(dǎo)體為例） 答案： 首先將半導(dǎo)體置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。一般n型半導(dǎo)體中大多數(shù)導(dǎo)帶電子位于導(dǎo)帶底附近，對(duì)于特定的能谷而言，這些電子的有效質(zhì)量相近，所以無(wú)論這些電子的熱運(yùn)

56、動(dòng)速度如何，它們?cè)诖艌?chǎng)作用下做回旋運(yùn)動(dòng)的頻率近似相等。當(dāng)用電磁波輻照該半導(dǎo)體時(shí)，如若頻率與電子的回旋運(yùn)動(dòng)頻率相等，則半導(dǎo)體對(duì)電磁波的吸收非常顯著，通過(guò)調(diào)節(jié)電磁波的頻率可觀測(cè)到共振吸收峰。這就是回旋共振的機(jī)理。 1.5 簡(jiǎn)要說(shuō)明回旋共振現(xiàn)象是如何發(fā)生的。 半導(dǎo)體樣品置于均勻恒定磁場(chǎng)，晶體中電子在磁場(chǎng)作用下運(yùn)動(dòng) 運(yùn)動(dòng)軌跡為螺旋線，圓周半徑為r， 回旋頻率為 當(dāng)晶體受到電磁波輻射時(shí)， 在頻率為 時(shí)便觀測(cè)到共振吸收現(xiàn)象。 1.6 直接帶隙材料 如果晶體材料的導(dǎo)帶底和價(jià)帶頂在k空間處于相同的位置，則本征

57、躍遷屬直接躍遷，這樣的材料即是所謂的直接帶隙材料。 1.6 間接帶隙材料 如果半導(dǎo)體的導(dǎo)帶底與價(jià)帶頂在k空間中處于不同位置，則價(jià)帶頂?shù)碾娮游漳芰縿偤眠_(dá)到導(dǎo)帶底時(shí)準(zhǔn)動(dòng)量還需要相應(yīng)的變化 2. 第二章 半導(dǎo)體雜質(zhì)和缺陷能級(jí) 2.1 施主雜質(zhì)受主雜質(zhì) 某種雜質(zhì)取代半導(dǎo)體晶格原子后，在和周?chē)有纬娠柡玩I結(jié)構(gòu)時(shí)，若尚有一多余價(jià)電子，且該電子受雜質(zhì)束縛很弱、電離能很小，所以該雜質(zhì)極易提供導(dǎo)電電子，因此稱(chēng)這種雜質(zhì)為施主雜質(zhì)；反之，在形成飽和鍵時(shí)缺少一個(gè)電子，則該雜質(zhì)極易接受一個(gè)價(jià)帶中的電子、提供導(dǎo)電空穴，因此稱(chēng)其為受主雜質(zhì)。 2.1 替位式雜質(zhì) 雜質(zhì)原子進(jìn)入半導(dǎo)體硅以后，

58、雜質(zhì)原子取代晶格原子而位于晶格點(diǎn)處，稱(chēng)為替位式雜質(zhì)。 形成替位式雜質(zhì)的條件：雜質(zhì)原子大小與晶格原子大小相近 2.1 間隙式雜質(zhì) 雜質(zhì)原子進(jìn)入半導(dǎo)體硅以后，雜質(zhì)原子位于晶格原子間的間隙位置，稱(chēng)為間隙式雜質(zhì)。 形成間隙式雜質(zhì)的條件： （1）雜質(zhì)原子大小比較小 （2）晶格中存在較大空隙 形成間隙式雜質(zhì)的成因 半導(dǎo)體晶胞內(nèi)除了晶格原子以為還存在著大量空隙，而間隙式雜質(zhì)就可以存在在這些空隙中。 2.1 雜質(zhì)對(duì)半導(dǎo)體造成的影響 雜質(zhì)的出現(xiàn)，使得半導(dǎo)體中產(chǎn)生了局部的附加勢(shì)場(chǎng)，這使嚴(yán)格的周期性勢(shì)場(chǎng)遭到破壞。從能帶的角度來(lái)講，雜質(zhì)可導(dǎo)致導(dǎo)帶、價(jià)帶或禁帶中產(chǎn)生了原來(lái)沒(méi)有的能級(jí) 2

59、.1 雜質(zhì)補(bǔ)償 在半導(dǎo)體中同時(shí)存在施主和受主時(shí)，施主能級(jí)上的電子由于能量高于受主能級(jí)，因而首先躍遷到受主能級(jí)上，從而使它們提供載流子的能力抵消，這種效應(yīng)即為雜質(zhì)補(bǔ)償。 2.1 雜質(zhì)電離能 雜質(zhì)電離能是雜質(zhì)電離所需的最少能量，施主型雜質(zhì)的電離能等于導(dǎo)帶底與雜質(zhì)能級(jí)之差，受主型雜質(zhì)的電離能等于雜質(zhì)能級(jí)與價(jià)帶頂之差。 2.1 施主能級(jí)及其特征 施主未電離時(shí)，在飽和共價(jià)鍵外還有一個(gè)電子被施主雜質(zhì)所束縛，該束縛態(tài)所對(duì)應(yīng)的能級(jí)稱(chēng)為施主能級(jí)。 特征： ①施主雜質(zhì)電離，導(dǎo)帶中出現(xiàn) 施主提供的導(dǎo)電電子； ②電子濃度大于空穴濃度， 即 n > p 。 2.1

60、 受主能級(jí)及其特征 受主雜質(zhì)電離后所接受的電子被束縛在原來(lái)的空狀態(tài)上，該束縛態(tài)所對(duì)應(yīng)的能級(jí)稱(chēng)為受主能級(jí)。 特征： ①受主雜質(zhì)電離，價(jià)帶中出現(xiàn) 受主提供的導(dǎo)電空穴； ②空穴濃度大于電子濃度， 即 p > n 。 淺能級(jí)雜質(zhì)的作用： （1）改變半導(dǎo)體的電阻率 （2）決定半導(dǎo)體的導(dǎo)電類(lèi)型。 深能級(jí)雜質(zhì)的特點(diǎn)和作用： （1）不容易電離，對(duì)載流子濃度影響不大 （2）一般會(huì)產(chǎn)生多重能級(jí)，甚至既產(chǎn)生施主能級(jí)也產(chǎn)生受主能級(jí)。 （3）能起到復(fù)合中心作用，使少數(shù)載流子壽命降低。 （4）深能級(jí)雜質(zhì)電離后成為帶電中心，對(duì)載流子起散射作用，

61、 使載流子遷移率減少，導(dǎo)電性能下降。 3. 第三章 半導(dǎo)體載流子分布 3.1． 若半導(dǎo)體導(dǎo)帶底附近的等能面在k空間是中心位于原點(diǎn)的球面，證明導(dǎo)帶底狀態(tài)密度函數(shù)的表達(dá)式為 答案： k空間中，量子態(tài)密度是2V，所以，在能量E到E+dE之間的量子態(tài)數(shù)為 （1） 根據(jù)題意可知 （2） 由（1）、（2）兩式可得

62、 （3） 由（3）式可得狀態(tài)密度函數(shù)的表達(dá)式 （4分） 3.1 已知半導(dǎo)體導(dǎo)帶底的狀態(tài)密度函數(shù)的表達(dá)式為 試證明非簡(jiǎn)并半導(dǎo)體導(dǎo)帶中電子濃度為 證明：對(duì)于非簡(jiǎn)并半導(dǎo)體導(dǎo)，由于 （3分） 將分布函數(shù)和狀態(tài)密度函數(shù)的表達(dá)式代入上式得 因此電子濃度微分表達(dá)式為 （3分） 則 由于導(dǎo)帶頂電子分布幾率可近似為零，上式積分上限可視為無(wú)窮大，則積分可得 （4分） 3.2 費(fèi)米能級(jí) 費(fèi)米能級(jí)不一定是

63、系統(tǒng)中的一個(gè)真正的能級(jí)，它是費(fèi)米分布函數(shù)中的一個(gè)參量，具有能量的單位，所以被稱(chēng)為費(fèi)米能級(jí)。它標(biāo)志著系統(tǒng)的電子填充水平，其大小等于增加或減少一個(gè)電子系統(tǒng)自由能的變化量。 3.2 以施主雜質(zhì)電離90%作為強(qiáng)電離的標(biāo)準(zhǔn)，求摻砷的n型硅在300K時(shí)，強(qiáng)電離區(qū)的摻雜濃度上限。（，，， ） 解： 隨著摻雜濃度的增高，雜質(zhì)的電離度下降。因此，百分之九十電離時(shí)對(duì)應(yīng)的摻雜濃度就是強(qiáng)電離區(qū)摻雜濃度的上限。此時(shí) 由此解得ED-EF=0.075eV，而EC-ED=0.049eV，所以EC-EF=0.124eV，則 由此得，強(qiáng)電離區(qū)的上限摻雜濃度為。 3.2 以受主雜質(zhì)電離90%作為強(qiáng)電離

64、的標(biāo)準(zhǔn)，求摻硼的p型硅在300K時(shí)，強(qiáng)電離區(qū)的摻雜濃度上限。（，，， ） 解： 隨著摻雜濃度的增高，雜質(zhì)的電離度下降。因此，百分之九十電離時(shí)對(duì)應(yīng)的摻雜濃度就是強(qiáng)電離區(qū)摻雜濃度的上限。此時(shí) 由此解得EF-EA=0.075eV，而EA-EV=0.045eV，所以EF-EV=0.12eV，則 由此得，強(qiáng)電離區(qū)的上限摻雜濃度為。 3.6 簡(jiǎn)并半導(dǎo)體 當(dāng)費(fèi)米能級(jí)位于禁帶之中且遠(yuǎn)離價(jià)帶頂和導(dǎo)帶底時(shí)，電子和空穴濃度均不很高，處理它們分布問(wèn)題時(shí)可不考慮包利原理的約束，因此可用波爾茲曼分布代替費(fèi)米分布來(lái)處理在流子濃度問(wèn)題，這樣的半導(dǎo)體被稱(chēng)為非簡(jiǎn)并半導(dǎo)體。反之則只能用非米分布

65、來(lái)處理載流子濃度問(wèn)題，這種半導(dǎo)體為簡(jiǎn)并半導(dǎo)體。 第四章 半導(dǎo)體導(dǎo)電性 4.1 漂移運(yùn)動(dòng)： 載流子在外電場(chǎng)作用下的定向運(yùn)動(dòng)。 4.1 遷移率 單位電場(chǎng)作用下載流子的平均漂移速率。 4.2 散射 在晶體中運(yùn)動(dòng)的載流子遇到或接近周期性勢(shì)場(chǎng)遭到破壞的區(qū)域時(shí)，其狀態(tài)會(huì)發(fā)生不同程度的隨機(jī)性改變，這種現(xiàn)象就是所謂的散射。 4.2 散射幾率 在晶體中運(yùn)動(dòng)的載流子遇到或接近周期性勢(shì)場(chǎng)遭到破壞的區(qū)域時(shí)，其狀態(tài)會(huì)發(fā)生不同程度的隨機(jī)性改變，這種現(xiàn)象就是所謂的散射。散射的強(qiáng)弱用一個(gè)載流子在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生散射的次數(shù)來(lái)表示，稱(chēng)為散射幾率。 4.2 平均自由程 兩次散射之間

66、載流子自由運(yùn)動(dòng)路程的平均值。 4.2 平均自由時(shí)間： 連續(xù)兩次散射間自由運(yùn)動(dòng)的平均運(yùn)動(dòng)時(shí)間 4.3. 遷移率與雜質(zhì)濃度和溫度的關(guān)系 答案： 一般可以認(rèn)為半導(dǎo)體中載流子的遷移率主要由聲學(xué)波散射和電力雜質(zhì)散射決定，因此遷移率k與電離雜質(zhì)濃度N和溫度間的關(guān)系可表為 其中A、B是常量。由此可見(jiàn) （1） 雜質(zhì)濃度較小時(shí)，k隨T的增加而減??； （2） 雜質(zhì)濃度較大時(shí)，低溫時(shí)以電離雜質(zhì)散射為主、上式中的B項(xiàng)起主要作用，所以k隨T增加而增加，高溫時(shí)以聲學(xué)波散射為主、A項(xiàng)起主要作用，k隨T增加而減??； （3） 溫度不變時(shí)，k隨雜質(zhì)濃度的增加而減小。 4.3 以n型硅為例，簡(jiǎn)要說(shuō)明遷移率與雜質(zhì)濃度和溫度的關(guān)系。 雜質(zhì)濃度升高，散射增強(qiáng)，遷移率減小。 雜質(zhì)濃度一定條件下： 低溫時(shí)，以電離雜質(zhì)散射為主。溫度升高散射減弱，遷移率增大。 隨著溫度的增加，晶格振動(dòng)散射逐漸增強(qiáng)最終成為主導(dǎo)因素。因此，遷移率達(dá)到最大值后開(kāi)始隨溫度升高而減小。 4.3 在只考慮聲學(xué)波和電離雜質(zhì)散射的前提下，給出半導(dǎo)體遷移率與溫度及雜質(zhì)濃度關(guān)系的表達(dá)式。 根據(jù)