半導(dǎo)體特性、PN結(jié)小結(jié).ppt

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1、微電子技術(shù)專業(yè)《半導(dǎo)體器件》第1章半導(dǎo)體特性第2章P-N結(jié)講授教師：馬穎第1章半導(dǎo)體特性1半導(dǎo)體的晶格結(jié)構(gòu)、各向異性掌握幾種典型材料的計(jì)算2半導(dǎo)體的導(dǎo)電性熟悉影響半導(dǎo)體導(dǎo)電性能的因素3半導(dǎo)體中的電子狀態(tài)和能帶了解相關(guān)概念，及Eg的指導(dǎo)工藝4半導(dǎo)體中的雜質(zhì)與缺陷了解兩者的分類及特點(diǎn)掌握施、受主雜質(zhì)及其能級(jí)的概念●——本章重點(diǎn)5載流子的運(yùn)動(dòng)熟悉載流子濃度公式與EF位置的關(guān)系漂移運(yùn)動(dòng)與擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)掌握雜質(zhì)半導(dǎo)體的載流子濃度計(jì)算、材料電阻率電導(dǎo)率的計(jì)算6非平衡載流子了解非平衡載流子的產(chǎn)生和復(fù)合概念壽命及其測量方法幾種復(fù)合理論的概念及特點(diǎn)一、

2、半導(dǎo)體的晶格結(jié)構(gòu)、各向異性晶體有哪5種常見的晶體結(jié)構(gòu)，都有哪些典型的元素。●簡單立方結(jié)構(gòu)——釙(Po)●體心立方結(jié)構(gòu)——鈉（Na）鉬（Mo）鎢（W）●面心立方結(jié)構(gòu)——鋁（Al）銅（Cu）金（Au）銀（Ag）●金剛石結(jié)構(gòu)——碳（C）硅（Si）鍺（Ge）●閃鋅礦結(jié)構(gòu)—砷化鎵(GaAs)磷化鎵(GaP)硫化鋅(ZnS)硫化鎘(CdS)一、半導(dǎo)體的晶格結(jié)構(gòu)、各向異性金剛石結(jié)構(gòu)和閃鋅礦結(jié)構(gòu)有什么區(qū)別（在結(jié)構(gòu)、元素、化學(xué)鍵各方面描述）。由兩個(gè)面心立方結(jié)構(gòu)沿空間對角線錯(cuò)開四分之一的空間對角線長度相互嵌套而成。結(jié)構(gòu)正四面體結(jié)構(gòu)共價(jià)鍵概念金剛石結(jié)構(gòu)閃鋅

3、礦結(jié)構(gòu)Ⅲ族元素[如Al、Ga、In]和Ⅴ族元素[如P、As、Sb]合成的Ⅲ-Ⅴ族化合物都是半導(dǎo)體材料，為極性半導(dǎo)體。Ⅳ族元素中的硅(Si)、鍺(Ge)課構(gòu)成純凈的半導(dǎo)體材料，為單元素半導(dǎo)體。元素化學(xué)鍵金剛石結(jié)構(gòu)閃鋅礦結(jié)構(gòu)混合鍵：共價(jià)鍵+離子鍵一、半導(dǎo)體的晶格結(jié)構(gòu)、各向異性掌握幾種晶格結(jié)構(gòu)單胞的空間比率計(jì)算。每個(gè)單胞中的原子數(shù)n每個(gè)原子的半徑r每個(gè)原子的體積V原子=4πr3/3最大空間比率=n×V原子/V單胞掌握硅、鍺兩種材料的原子數(shù)密度和質(zhì)量密度的計(jì)算。一、半導(dǎo)體的晶格結(jié)構(gòu)、各向異性什么是晶體的各向異性？表現(xiàn)在哪些方面？用什么來表示，

4、這2者有何關(guān)系？沿晶格的不同方向，原子排列的周期性和疏密程度不盡相同，由此導(dǎo)致晶體在不同方向的物理特性也不同。晶體的各向異性具體表現(xiàn)在晶體不同方向上的彈性膜量、硬度、熱膨脹系數(shù)、導(dǎo)熱性、電阻率、電位移矢量、電極化強(qiáng)度、磁化率和折射率等都是不同的。一族平行晶面用晶面指數(shù)（密勒指數(shù)），“（hkl）”來表示一族平行線所指的方向用晶列（晶向）指數(shù)，“[hkl]”來表示相同指數(shù)的晶面和晶列互相垂直，如[100]定義為垂直于（100）平面的方向。一、半導(dǎo)體的晶格結(jié)構(gòu)、各向異性密勒指數(shù)是這樣得到的：（1）確定某平面在直角坐標(biāo)系三個(gè)軸上的截點(diǎn)，并以晶

5、格常數(shù)為單位測得相應(yīng)的截距；（2）取截距的倒數(shù)，然后約簡為三個(gè)沒有公約數(shù)的整數(shù)，即將其化簡成最簡單的整數(shù)比；（3）將此結(jié)果以“（hkl）”表示，即為此平面的密勒指數(shù)。晶向指數(shù)是這樣得到的：（1）晶列指數(shù)是按晶列矢量在坐標(biāo)軸上的投影的比例取互質(zhì)數(shù)（2）將此結(jié)果以“[hkl]”表示二、半導(dǎo)體的導(dǎo)電性影響半導(dǎo)體材料導(dǎo)電性能的因素有哪些？半導(dǎo)體的電性能有哪些？溫度、光照、雜質(zhì)，還有電場、磁場及其他外界因素（如外應(yīng)力）的作用也會(huì)影響半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電能力。熱敏特性、光敏特性、摻雜特性現(xiàn)今硅已取而代鍺成為半導(dǎo)體制造的主要材料。主要原因，是因?yàn)楣杵骷?/p>

6、工藝的突破，硅平面工藝中，二氧化硅的運(yùn)用在其中起著決定性的作用，經(jīng)濟(jì)上的考慮也是原因之一，在二氧化硅及硅酸鹽中硅的含量占地球的25%，僅次于氧。三、半導(dǎo)體中的電子狀態(tài)和能帶電子公有化的概念及特點(diǎn)由于晶體中原子的周期性排列而使電子不再為單個(gè)原子所有的現(xiàn)象，稱為電子共有化。內(nèi)層電子的軌道交疊較少，共有化程度弱些，外層電子軌道交疊較多，共有化程度強(qiáng)些。能級(jí)的概念原子系統(tǒng)的能量呈現(xiàn)不連續(xù)狀態(tài)，即量子化的，也就是電子的能量只能取一系列不連續(xù)的可能值，這種量子化的能量稱為能級(jí)。能帶的概念晶體中每個(gè)原子都受到周圍原子勢場的作用，使原先每個(gè)原子中具有

7、相同能量的電子能級(jí)分裂成N個(gè)與原來能級(jí)很接近的能級(jí)，形成一個(gè)“準(zhǔn)連續(xù)”的能帶。能帶中的幾個(gè)基本概念：允帶、禁帶、空帶、滿帶、半滿帶三、半導(dǎo)體中的電子狀態(tài)和能帶●允帶●禁帶●滿帶●空帶允許電子存在的一系列準(zhǔn)連續(xù)的能量狀態(tài)禁止電子存在的一系列能量狀態(tài)被電子填充滿的一系列準(zhǔn)連續(xù)的能量狀態(tài)滿帶不導(dǎo)電沒有電子填充的一系列準(zhǔn)連續(xù)的能量狀態(tài)空帶不導(dǎo)電●半滿帶被電子部分填充的一系列準(zhǔn)連續(xù)的能量狀態(tài)半滿帶中的電子可以參與導(dǎo)電半導(dǎo)體能帶中的幾個(gè)概念：價(jià)帶、導(dǎo)帶、導(dǎo)帶底、價(jià)帶頂、禁帶寬度。三、半導(dǎo)體中的電子狀態(tài)和能帶●導(dǎo)帶●價(jià)帶有電子能夠參與導(dǎo)電的能帶，在

8、半導(dǎo)體材料中由價(jià)電子形成的高能級(jí)能帶通常稱為導(dǎo)帶。由價(jià)電子形成的能帶，在半導(dǎo)體材料中由價(jià)電子形成的低能級(jí)能帶通常稱為價(jià)帶?！駥?dǎo)帶底EC●價(jià)帶頂EV導(dǎo)帶電子的最低能量價(jià)帶電子的最高能量EcEv半導(dǎo)體能帶中的幾個(gè)概念：價(jià)帶、