半導(dǎo)體物理知識點總結(jié)

1、一、半導(dǎo)體物理知識大綱一、半導(dǎo)體物理知識大綱?核心知識單元核心知識單元A：半導(dǎo)體電子狀態(tài)與能：半導(dǎo)體電子狀態(tài)與能級（課程基礎(chǔ)級（課程基礎(chǔ)——掌握物理概念與物理掌握物理概念與物理過程、是后面知識的基礎(chǔ)）過程、是后面知識的基礎(chǔ)）?半導(dǎo)體中的電子狀態(tài)（第半導(dǎo)體中的電子狀態(tài)（第1章）章）?半導(dǎo)體中的雜質(zhì)和缺陷能級（第半導(dǎo)體中的雜質(zhì)和缺陷能級（第2章）章）?核心知識單元核心知識單元B：半導(dǎo)體載流子統(tǒng)計分：半導(dǎo)體載流子統(tǒng)計分布與輸運（課程重點布與輸

2、運（課程重點——掌握物理概念、掌握物理概念、掌握物理過程的分析方法、相關(guān)參數(shù)的掌握物理過程的分析方法、相關(guān)參數(shù)的計算方法）計算方法）?半導(dǎo)體中載流子的統(tǒng)計分布（第半導(dǎo)體中載流子的統(tǒng)計分布（第3章）章）?半導(dǎo)體的導(dǎo)電性（第半導(dǎo)體的導(dǎo)電性（第4章）章）?非平衡載流子（第非平衡載流子（第5章）章）?核心知識單元核心知識單元C：半導(dǎo)體的基本效應(yīng)：半導(dǎo)體的基本效應(yīng)（物理效應(yīng)與應(yīng)用（物理效應(yīng)與應(yīng)用——掌握各種半導(dǎo)體掌握各種半導(dǎo)體物理效應(yīng)、分析其產(chǎn)生

3、的物理機理、掌物理效應(yīng)、分析其產(chǎn)生的物理機理、掌握具體的應(yīng)用）握具體的應(yīng)用）?半導(dǎo)體光學性質(zhì)（第半導(dǎo)體光學性質(zhì)（第10章）章）?半導(dǎo)體熱電性質(zhì)（第半導(dǎo)體熱電性質(zhì)（第11章）章）?半導(dǎo)體磁和壓阻效應(yīng)（第半導(dǎo)體磁和壓阻效應(yīng)（第12章）章）一系列允帶和禁帶。一個允帶對應(yīng)的K值范圍稱為布里淵區(qū)。5、用能帶理論解釋導(dǎo)帶、半導(dǎo)體、絕緣體的導(dǎo)電性。6、理解半導(dǎo)體中求E（k）與k的關(guān)系的方法：晶體中電子的運動狀態(tài)要比自由電子復(fù)雜得多，要得到它的E（k）

4、表達式很困難。但在半導(dǎo)體中起作用地是位于導(dǎo)帶底或價帶頂附近的電子。因此，可采用級數(shù)展開的方法研究帶底或帶頂E（k）關(guān)系。7、掌握電子的有效質(zhì)量的定義：＝（一維），注意，在能帶底是正值，nm2h22dkEdnm在能帶頂是負值。電子的速度為v＝，注意v可以是正值，也可以是負值，nmh1dkdE這取決于能量對波矢的變化率。8、引入電子有效質(zhì)量后，半導(dǎo)體中電子所受的外力與加速度的關(guān)系具有牛頓第二定律的形式，即a＝f。可見是以有效質(zhì)量代換了電子慣

5、性質(zhì)量。nmnm0m9、有效質(zhì)量的意義：在經(jīng)典牛頓第二定律中a=fm0式中f是外合力，是慣性質(zhì)量。但0m半導(dǎo)體中電子在外力作用下，描述電子運動規(guī)律的方程中出現(xiàn)的是有效質(zhì)量mn，而不是電子的慣性質(zhì)量。這是因為外力f并不是電子受力的總和，半導(dǎo)體中的電子即使0m在沒有外加電場作用時，它也要受到半導(dǎo)體內(nèi)部原子及其它電子的勢場作用。當電子在外力作用下運動時，它一方面受到外電場力f的作用，同時還和半導(dǎo)體內(nèi)部原子、電子相互作用著，電子的加速度應(yīng)該是半

6、導(dǎo)體內(nèi)部勢場和外電場作用的綜合效果。但是，要找出內(nèi)部勢場的具體形式并且求得加速度遇到一定的困難，引進有效質(zhì)量后可使問題變得簡單，直接把外力f和電子的加速度聯(lián)系起來，而內(nèi)部勢場的作用則由有效質(zhì)量加以概括。因此，引進有效質(zhì)量的意義在于它概括了半導(dǎo)體內(nèi)部勢場的作用，使得在解決半導(dǎo)體中電子在外力作用下的運動運動規(guī)律時，可以不涉及到半導(dǎo)體內(nèi)部勢場的作用。特別是mn可以直接由實驗測定，因而可以很方便地解決電子的運動規(guī)律。在能帶底部附近，d2Edk2

7、0，電子的有效質(zhì)量是正值；在能帶頂附近，d2Edk20，電子的有效質(zhì)量是負值，這是因為mn概括了半導(dǎo)體內(nèi)部的勢場作用。有效質(zhì)量與能量函數(shù)對于k的二次微商成反比，對寬窄不同的各個能帶，E（k）隨k的變化情況不同，能帶越窄，二次微商越小，有效質(zhì)量越大。內(nèi)層電子的能帶窄，有效質(zhì)量大；外層電子的能帶寬，有效質(zhì)量小。因而，外層電子，在外力的作用下可以獲得較大的加速度。10、半導(dǎo)體中電子的準動量v＝hk。nm11、滿帶中的電子不導(dǎo)電：電子可以在晶體

8、中作共有化運動，但是，這些電子能否導(dǎo)電，還必須考慮電子填充能帶的情況，不能只看單個電子的運動。研究發(fā)現(xiàn)，如果一個能帶中所有的狀態(tài)都被電子占滿，那么，即使有外加電場，晶體中也沒有電流，即滿帶電子不導(dǎo)電。只有雖包含電子但并未填滿的能帶才有一定的導(dǎo)電性，即不滿的能帶中的電子才可以導(dǎo)電。絕對溫度為零時，純凈半導(dǎo)體的價帶被價電子填滿，導(dǎo)帶是空的。在一定的溫度下，價帶頂部附近有少量電子被激發(fā)到導(dǎo)帶底部附近，在外電場作用下，導(dǎo)帶中電子便參與導(dǎo)電。因為