半导体物理复习提纲

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6、分别说明空间电荷区、耗尽区、势垒区的三个概念

空间电荷区:也称耗尽层。在PN结中,由于自由电子的扩散运动与内电场导致的漂移运动,使PN结中间的部位(P区与N区交界面)产生一个很薄的电荷区,它就就是空间电荷区。

耗尽区:耗尽区就是指在半导体pn结、肖特基结、异质结中,由于界面两侧半导体原有化学势的差异导致界面附近能带弯曲,从而形成能带弯曲区域电子或空穴浓度的下降的界面区域。

势垒区:存在内建电场的区域就就是势垒区。 7、理想p-n结I-V方程。

8、 p-n结的理想伏-安特性与实际伏-安特性有哪些区别？定性分析原因。

正向小电压时忽略了势垒区的复合电流;正向大电压时忽略了扩散区的漂移电流与体电阻上的压降。

在反向偏置时忽略了势垒区的产生电流。

9 、p-n结电容包括哪两种？在正向偏置或反向偏置下哪种电容起主要作用？为什么？

势垒电容:由于势垒区电荷变化导致的p-n结电容,记为CT。反偏电压越大,势垒电容越大。

扩散区电容:由于扩散区电荷变化导致的p-n结电容,记为CD。正偏电压越大,扩散区电容越大,因为只有此时扩散区才存在足够多数量的非平衡少子。

10、 定性分析影响p-n结电容大小的因素？并举例说明p-n结电容对器件性能的影响。

CT与CD都与p-n结的面积A成正比,与掺杂浓度有关,且随外加电压而变化。寄生电容能短路高频信号。寄生电容会使p-n结的整流特性显著削弱甚至消除。

11、p-n结击穿主要有哪几种?说明各种击穿产生的原因与条件。并分析影响它们的主要因素

雪崩击穿:p-n结中的电场随着反向电压的增加而增加,少数载流子通过反向扩散进入势垒区时获得的动能也就越来越大,当载流子的动能大到一定数值后,与中性原子碰撞时,可以把中性原子的价电子激发到导带,形成电子-空穴对——碰撞电离。连锁反应使载流子的数量倍增式的急剧增多,因而p-n结的反向电流也急剧增大,形成了雪崩击穿。掺杂浓度大,击穿电压小。禁带宽度越宽,击穿电压越大。温度升高,击穿电压增大。

齐纳击穿:根据量子力学的观点,当隧道长度XAB足够窄时,将有p区电子穿透禁带、当外加反向电压很大时,能带倾斜严重,势隧道长度XAB变得更窄、造成很大的反向电流,使p-n结击穿。掺杂浓度大,击穿电压小。禁带宽度越宽,击穿电压越大。温度升高,击穿电压下降。 12、从能带图出发,分析p-n结隧道效应的基本原理,与一般p-n二极管的伏-安特性有什么不同?它有什么优点?

当p-n结的两边都就是重掺杂时: (1) 费米能级分别进入导带与价带。 (2)势垒十分薄。在外加正向或反向电压下,有些载流子将可能穿透势垒产生额外的电流—隧道电流。

隧道二极管优点就是开关特性好,速度快、工作频率高。 14、实际半导体通过什么方式实行欧姆接触？

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在生产实际中,主要就是利用隧道效应的原理在半导体上制造欧姆接触。采用重掺杂半导体与金属接触(金半接触)。 15、比较pn结与肖特基结伏安特性的主要异同点。为什么肖特基结更适应高频条件下使用？

(1)SDB就是多数载流子器件,而p-n结二极管电流取决于非平衡少数载流子的扩散运动。

(2)p-n结二极管中,少数载流子注入造成非平衡载流子在势垒区两侧界面的积累,外加电压变化,电荷积累与消失需有一弛豫过程(电荷存储效应),严重影响了p-n结二极管的高频性能。SDB器件不发生电荷存储现象,使得它在高频、高速器件中有重要作用。

(3)SDB的正向开启电压比p-n的低;而反向饱与电流比p-n的大。这就是因为多数载流子电流远高于少数载流子电流。SDB中通常存在额外的漏电流。 16、异质结能带结构特点及应用

p-n型 n-p型

p-p型

n-n型