第一篇：【半导体物理与器件】【尼曼】【课后小结与重要术语解释】汇总(精)
第一章 固体晶体结构 小结
1.硅是最普遍的半导体材料
2.半导体和其他材料的属性很大程度上由其单晶的晶格结构决定。晶胞是晶体中的一小块体积，用它可以重构出整个晶体。三种基本的晶胞是简立方、体心立方和面心立方。3.硅具有金刚石晶体结构。原子都被由4个紧邻原子构成的四面体包在中间。二元半导体具有闪锌矿结构，它与金刚石晶格基本相同。
4.引用米勒系数来描述晶面。这些晶面可以用于描述半导体材料的表面。密勒系数也可以用来描述晶向。
5.半导体材料中存在缺陷，如空位、替位杂质和填隙杂质。少量可控的替位杂质有益于改变半导体的特性。
6.给出了一些半导体生长技术的简单描述。体生长生成了基础半导体材料，即衬底。外延生长可以用来控制半导体的表面特性。大多数半导体器件是在外延层上制作的。重要术语解释
1.二元半导体：两元素化合物半导体，如GaAs。2.共价键：共享价电子的原子间键合。3.金刚石晶格：硅的院子晶体结构，亦即每个原子有四个紧邻原子，形成一个四面体组态。4.掺杂：为了有效地改变电学特性，往半导体中加入特定类型的原子的工艺。5.元素半导体：单一元素构成的半导体，比如硅、锗。6.外延层：在衬底表面形成的一薄层单晶材料。7.离子注入：一种半导体掺杂工艺。8.晶格：晶体中原子的周期性排列
9.密勒系数：用以描述晶面的一组整数。10.原胞：可复制以得到整个晶格的最小单元。
11.衬底：用于更多半导体工艺比如外延或扩散的基础材料，半导体硅片或其他原材料。12.三元半导体：三元素化合物半导体，如AlGaAs。13.晶胞：可以重构出整个晶体的一小部分晶体。
14.铅锌矿晶格：与金刚石晶格相同的一种晶格，但它有两种类型的原子而非一种。
第二章 量子力学初步 小结
1.我们讨论了一些量子力学的概念，这些概念可以用于描述不同势场中的电子状态。了解电子的运动状态对于研究半导体物理是非常重要的。
2.波粒二象性原理是量子力学的重要部分。粒子可以有波动态，波也可以具有粒子态。3.薛定谔波动方程式描述和判断电子状态的基础。4.马克思·玻恩提出了概率密度函数|fai（x）|2.5.对束缚态粒子应用薛定谔方程得出的结论是，束缚态粒子的能量也是量子化的。6.利用单电子原子的薛定谔方程推导出周期表的基本结构。重要术语解释
1.德布罗意波长：普朗克常数与粒子动量的比值所得的波长。
2.海森堡不确定原理：该原理指出我们无法精确确定成组的共轭变量值，从而描述粒子的状态，如动量和坐标。
3.泡利不相容原理：该原理指出任意两个电子都不会处在同一量子态。4.光子：电磁能量的粒子状态。5.量子：热辐射的粒子形态。
6.量子化能量：束缚态粒子所处的分立能量级。
7.量子数：描述粒子状态的一组数，例如原子中的电子。8.量子态：可以通过量子数描述的粒子状态。9.隧道效应：粒子穿过薄层势垒的量子力学现象。
10.波粒二象性：电磁波有时表现为粒子状态，而粒子有时表现为波动状态的特性。
第三章 固体量子理论初步 小结
1.当原子聚集在一起形成晶体时，电子的分立能量也就随之分裂为能带。
2.对表征单晶材料势函数的克龙克尼-潘纳模型进行严格的量子力学分析和薛定谔波动方程推导，从而得出 了允带和禁带的概念。
3.有效质量的概念将粒子在晶体中的运动与外加作用力联系起来，而且涉及到晶格对粒子运动的作用。
4.半导体中存在两种带点粒子。其中电子是具有正有效质量的正电荷粒子，一般存在于允带的顶部。
5.给出了硅和砷化镓的E-k关系曲线，并讨论了直接带隙半导体和间接带隙半导体的概念。6.允带中的能量实际上是由许多的分立能级组成的，而每个能级都包含有限数量的量子态。单位能量的量子态密度可以根据三维无限深势阱模型确定。7.在涉及大量的电子和空穴时，就需要研究这些粒子的统计特征。本章讨论了费米-狄拉克概率函数，它代表的是能量为E的量子态被电子占据的几章。重要术语解释
1.允带：在量子力学理论中，晶体中可以容纳电子的一系列能级。
2.状态密度函数：有效量子态的密度。它是能量的函数，表示为单位体积单位能量中的量子态数量。
3.电子的有效质量：该参数将晶体导带中电子的加速度与外加的作用力联系起来，该参数包含了晶体中的内力。4.费米-狄拉克概率函数：该函数描述了电子在有效能级中的分布，代表了一个允许能量状态被电子占据的概率。5.费米能级：用最简单的话说，该能量在T=0K时高于所有被电子填充的状态的能量，而低于所有空状态能量。
6.禁带：在量子力学理论中，晶体中不可以容纳电子的一系列能级。7.空穴：与价带顶部的空状态相关的带正电“粒子”。
8.空穴的有效质量：该参数同样将晶体价带中空穴的加速度与外加作用力联系起来，而且包含了晶体中的内力。
9.k空间能带图：以k为坐标的晶体能连曲线，其中k为与运动常量有关的动量，该运动常量结合了晶体内部的相互作用。10.克龙尼克-潘纳模型：由一系列周期性阶跃函数组成，是代表一维单晶晶格周期性势函数的数学模型。
11.麦克斯韦-波尔兹曼近似：为了用简单的指数函数近似费米-狄拉克函数，从而规定满足费米能级上下若干kT的约束条件。
12.泡利不相容原理：该原理指出任意两个电子都不会处在同一量子态。
第四章平衡半导体 小结
1.导带电子浓度是在整个导带能量范围上，对导带状态密度与费米-狄拉克概率分布函数的乘积进行积分得到的
2.价带空穴浓度是在整个价带能量范围上，对价带状态密度与某状态为空的概率【1-fF（E）】的乘积进行积分得到的。
3.本章讨论了对半导体渗入施主杂质（V族元素）和受主杂质（111族元素）形成n型和p型非本征半导体的概念。4.推导出了基本关系式ni2=n0p0。
5.引入了杂质完全电离与电中性的概念，推导出了电子与空穴浓度关于掺杂浓度的函数表达式。
6.推导出了费米能级位置关于掺杂浓度的表达式。
7.讨论了费米能级的应用。在热平衡态下，半导体内的费米能级处处相等。重要术语解释
1.受主原子：为了形成p型材料而加入半导体内的杂质原子。2.载流子电荷：在半导体内运动并形成电流的电子和（或）空穴。
3.杂质补偿半导体：同一半导体区域内既含有施主杂质又含有受主杂质的半导体。4.完全电离：所有施主杂质原子因失去电子而带正电，所有受主杂质原子因获得电子而带负电的情况。
5.简并半导体：电子或空穴的浓度大于有效状态密度，费米能级位于导带中（n型）或价带中（p型）的半导体。
6.施主原子：为了形成n型材料而加入半导体内的杂质原子。
7.有效状态密度：即在导带能量范围内对量子态密度函数gc（E）与费米函数fF（E）的乘积进行积分得到的参数Nc；在价带能量范围内对量子态密度函数gv（E）与【1-fF（E）】的乘积进行积分得到的参数N。
8.非本征半导体：进行了定量施主或受主掺杂，从而使电子浓度或空穴浓度偏离本征载流子浓度产生多数载流子电子（n型）或多数载流子空穴（p型）的半导体。9.束缚态：低温下半导体内的施主与受主呈现中性的状态。此时，半导体内的电子浓度与空穴浓度非常小。
10.本征载流子浓度ni：本征半导体内导带电子的浓度和价带空穴的浓度（数值相等）。11.本征费米能级Efi：本征半导体内的费米能级位置。
12.本征半导体：没有杂质原子且晶体中无晶格缺陷的纯净半导体材料。
13.非简并半导体：参入相对少量的施主和（或）受主杂质，使得施主和（或）受主能级分立、无相互作用的半导体。14.载流子输运现象 第五章 载流子运输现象 小结
1半导体中的两种基本疏运机构：电场作用下的漂移运动和浓度梯度作用下的扩散运动。2 存在外加电场时，在散射作用下载流子达到平均漂移速度。半导体存在两种散射过程，即晶格散射和电离杂质散射 在若电场下，平均漂移速度是电场强度的线性函数；而在强力场下，漂移速度达到饱和，其数量级为107cm/s。载流子迁移率为平均漂移速度与外加电场之比。电子和空穴迁移率是温度以及电离杂质浓度的函数。
5漂移电流密度为电导率和电场强度的乘积（欧姆定律的一种表示）。电导率是载流子浓度和迁移率的函数。电阻率等于电导率的倒数。
6扩散电流密度与载流子扩散系数和载流子浓度梯度成正比。7 扩散系数和迁移率的关系成为爱因斯坦关系 霍尔效应是载流子电荷在相互垂直的电场和磁场中运动产生的。载流子风生偏转，干生出霍尔效应。霍尔电压的正负反映了半导体的导电类型。还可以由霍尔电压确定多数载流子浓度和迁移率。重要术语解释
电导率：关于载流子漂移的材料参数；可量化为漂移电流密度和电场强度之比。扩散：粒子从高浓度区向低浓度区运动的过程。
扩散系数：关于粒子流动与粒子浓度梯度之间的参数。扩散电流：载流子扩散形成的电流。
漂移：在电场作用下，载流子的运动过程。漂移电流：载流子漂移形成的电流
漂移速度：电场中载流子的平均漂移速度 爱因斯坦关系：扩散系数和迁移率的关系
霍尔电压：在霍尔效应测量中，半导体上产生的横向压降 电离杂质散射：载流子和电离杂质原子之间的相互作用 晶格散射：载流子和热震动晶格原子之间的相互作用 迁移率：关于载流子漂移和电场强度的参数 电阻率：电导率的倒数；计算电阻的材料参数
饱和速度：电场强度增加时，载流子漂移速度的饱和值。
15.半导体中的非平衡过剩载流子 第六章 半导体中的非平衡过剩载流子 小结 讨论了过剩电子和空穴产生与复合的过程，定义了过剩载流子的产生率和复合率 2 过剩电子和空穴是一起运动的，而不是互相独立的。这种现象称为双极疏运 3 推导了双极疏运方程，并讨论了其中系数的小注入和非本征掺杂约束条件。在这些条件下，过剩电子和空穴的共同漂移和扩散运动取决于少子的特性，这个结果就是半导体器件状态的基本原理 讨论了过剩载流子寿命的概念 分别分析了过剩载流子状态作为时间的函数 作为空间的函数和同事作为实践与空间的函数的情况 定义了电子和空穴的准费米能级。这些参数用于描述非平衡状态下，电子和空穴的总浓度 8 半导体表面效应对过剩电子和空穴的状态产生影响。定义了表面复合速度 重要术语解释 双极扩散系数：过剩载流子的有效扩散系数 2 双极迁移率：过剩载流子的有效迁移率 双极疏运：具有相同扩散系数，迁移率和寿命的过剩电子和空穴的扩散，迁移和复合过程 4 双极输运方程：用时间和空间变量描述过剩载流子状态函数的方程 5 载流子的产生：电子从价带跃入导带，形成电子-空穴对的过程 载流子的复合：电子落入价带中的空能态（空穴）导致电子-空穴对消灭的过程 7 过剩载流子：过剩电子和空穴的过程 过剩电子：导带中超出热平衡状态浓度的电子浓度 9 过剩空穴：价带中超出热平衡状态浓度的空穴浓度 10 过剩少子寿命：过剩少子在复合前存在的平均时间 11 产生率：电子-空穴对产生的速率（#/cm3-ms）小注入：过剩载流子浓度远小于热平衡多子浓度的情况 少子扩散长度：少子在复合前的平均扩散距离：数学表示为D，其中D和分别为少子的扩散系数和寿命 准费米能级：电子和空穴的准费米能级分别将电子和空穴的非平衡状态浓度与本征载流子浓度以及本征费米能级联系起来 复合率：电子－空穴对复合的速率（#/cm3-s）16 表面态：半导体表面禁带中存在的电子能态。
第七章
pn结 首先介绍了均匀掺杂的pn结。均匀掺杂pn结是指：半导体的一个区均匀掺杂了受主杂质，而相邻的区域均匀掺杂了施主杂质。这种pn结称为同质结 在冶金结两边的p区与n区内分别形成了空间电荷区或耗尽区。该区内不存在任何可以移动的电子或空穴，因而得名。由于n区内的施主杂质离子的存在，n区带正电；同样，由于p区内受主杂质离子存在，p区带负电。由于耗尽区内存在净空间电荷密度，耗尽区内有一个电场。电场的方向为由n区指向p区 空间电荷区内部存在电势差。在零偏压的条件下，该电势差即内建电势差维持热平衡状态，并且在阻止n区内多子电子向p区扩散的同时，阻止p区内多子空穴向n区扩散。反骗电压（n区相对于p区为正）增加了势垒的高度，增加了空间电荷区的宽度，并且增强了电场。随着反偏电压的改变，耗尽区内的电荷数量也改变。这个随电压改变的电荷量可以用来描述pn结的势垒电容。线性缓变结是非均匀掺杂结的典型代表。本章我们推导出了有关线性缓变结的电场，内建电势差，势垒电容的表达式。这些函数表达式与均匀掺杂结的情况是不同的 8 特定的掺杂曲线可以用来实现特定的电容特性。超突变结是一种掺杂浓度从冶金结处开始下降的特殊pn结。这种结非常适用于制作谐振电路中的变容二极管。重要术语解释
突变结近似：认为从中性半导体区到空间电荷区的空间电荷密度有一个突然的不连续 内建电势差：热平衡状态下pn结内p区与n区的静电电势差。耗尽层电容：势垒电容的另一种表达式 耗尽区：空间电荷区的另一种表达
超变突结：一种为了实现特殊电容－电压特性而进行冶金结处高掺杂的pn结，其特点为pn结一侧的掺杂浓度由冶金结处开始下降 势垒电容（结电容）：反向偏置下pn结的电容
线性缓变结：冶金结两侧的掺杂浓度可以由线性分布近似的pn结 冶金结：pn结内p型掺杂与n型掺杂的分界面。
单边突变结：冶金结一侧的掺杂浓度远大于另一侧的掺杂浓度的pn结
反偏：pn结的n区相对于p区加正电压，从而使p区与n区之间势垒的大小超过热平衡状态时势垒的大小 空间电荷区：冶金结两侧由于n区内施主电离和p区内受主电离而形成的带净正电与负电的区域
空间电荷区宽度：空间电荷区延伸到p区与n区内的距离，它是掺杂浓度与外加电压的函数 变容二极管：电容随着外加电压的改变而改变的二极管。
第八章 pn结二极管 小结 当pn结外加正偏电压时（p区相对与n区为正），pn结内部的势垒就会降低，于是p区空穴与n区电子就会穿过空间电荷区流向相应的区域 本章推导出了与n区空间电荷区边缘处的少子空穴浓度和p区空间电荷区边缘处的少子浓度相关的边界条件 注入到n区内的空穴与注入到p区内的电子成为相应区域内的过剩少子。过剩少子的行为由第六章中推导的双极输运方程来描述。求出双极输运方程的解并将边界条件代入，就可以求出n区与p区内稳态少数载流子的浓度分布 由于少子浓度梯度的存在，pn结内存在少子扩散电流。少子扩散电流产生了pn结二极管的理想电流－电压关系 本章得出了pn结二极管的小信号模型。最重要的两个参数是扩散电阻与扩散电容 反偏pn结的空间电荷区内产生了过剩载流子。在电场的作用下，这些载流子被扫处了空间电荷区，形成反偏产生电流。产生电流是二极管反偏电流的一个组成部分。Pn结正偏时，穿过空间电荷区的过剩载流子可能发生复合，产生正偏复合电流。复合电流是pn结正偏电流的另一个组成部分 当pn结的外加反偏电压足够大时，就会发生雪崩击穿。此时，pn结体内产生一个较大的反偏电流。击穿电压为pn结掺杂浓度的函数。在单边pn结中，击穿电压是低掺杂一侧掺杂浓度的函数 当pn结由正偏状态转换到反偏状态时，pn结内存储的过剩少数载流子会被移走，即电容放电。放电时间称为存储时间，它是二极管 开关速度的一个限制因素 重要术语解释 雪崩击穿：电子和空穴穿越空间电荷区时，与空间电荷区内原子的电子发生碰撞产生电子－空穴对，在pn结内形成一股很大的反偏电流，这个过程就称为雪崩击穿。
载流子注入：外加偏压时，pn结体内载流子穿过空间电荷区进入p区或n区的过程 临界电场：发生击穿时pn结空间电荷区的最大电场强度 扩散电容：正偏pn结内由于少子的存储效应而形成的电容 扩散电导：正偏pn结的低频小信号正弦电流与电压的比值 扩散电阻：扩散电导的倒数
正偏：p区相对于n区加正电压。此时结两侧的电势差要低于热平衡时的值 产生电流：pn结空间电荷区内由于电子－空穴对热产生效应形成的反偏电流 场二极管：电中性p区与n区的长度大于少子扩散长度的二极管。
复合电流：穿越空间电荷区时发生复合的电子与空穴所产生的正偏pn结电流 反向饱和电流：电中性p区与n区中至少有一个区的长度小于少子扩散长度的pn结二极管。存储时间：当pn结二极管由正偏变为反偏时，空间电荷区边缘的过剩少子浓度由稳态值变成零所用的时间 第九章 小结：轻参杂半导体上的金属可以和半导体形成整流接触，这种接触称为肖特基势垒二极管。金属与半导体间的理想势垒高度会因金属功函数和半导体的电子亲和能的不同而不同。当在n型半导体和金属之间加上一个正电压是（即反偏），半导体与金属之间的势垒增加，因此基本上没有载流子的流动。当金属与n型半导体间加上一个正电压时（即正偏），半导体与金属间的势垒降低，因此电子很容易从半导体流向金属，这种现象称为热电子发射。肖特基势垒二极管的理想i-v关系与pn结二极管的相同。然而，电流值的数量级与pn结二极管的不同，肖特基二极管的开关速度要快一些。另外，肖特基二极管的反向饱和电流比pn结的大，所以在达到与pn结二极管一样的电流时，肖特基二极管需要的正的偏压要低。金属-半导体也可能想成欧姆接触，这种接触的接触电阻很低，是的结两边导通时结两边的压降很小。
两种不同能带系的半导体材料可以形成半导体异质结。异质结一个有用的特性就是能在表面形成势垒。在与表面垂直的方向上，电子的活动会受到势肼的限制，但电子在其他的两个方向可以自由的流动。重要术语解释：
反型异质结：参杂剂在冶金结处变化的异质结。
电子亲和规则：这个规则是指，在一个理想的异质结中，导带处的不连续性是由于两种半导体材料的电子亲和能是不同的引起的。
异质结：两种不同的半导体材料接触形成的结。
镜像力降低效应：由于电场引起的金属-半导体接触处势垒峰值降低的现象。同型异质结：参杂剂在冶金结处不变的异质结。
欧姆接触：金属半导体接触电阻很低，且在结两边都能形成电流的接触。理查德森常数：肖特基二极管中的I-V关系中的一个参数A*。肖特基势垒高度：金属-半导体结中从金属到半导体的势垒Φbn。肖特基效应：镜像力降低效应的另一种形式。
单位接触电阻：金属半导体接触的J-V曲线在V=0是的斜率的倒数。热电子发射效应：载流子具有足够的热能时，电荷流过势垒的过程。隧道势垒：一个薄势垒，在势垒中，其主要作用的电流是隧道电流。
二维电子气：电子堆积在异质结表面的势肼中，但可以沿着其他两个方向自由流动。第十章 小结：
有两种类型的的双极晶体管，即npn和pnp型。每一个晶体管都有三个不同的参杂区和两个pn结。中心区域（基区）非常窄，所以这两个结成为相互作用结。
晶体管工作于正向有源区时，B-E结正偏，B-C结反偏。发射区中的多子注入基区，在那里，他们变成少子。少子扩散过基区进入B-C结空间电荷区，在那里，他们被扫入集电区。当晶体管工作再正向有源区时，晶体管一端的电流（集电极电流）受另外两个端点所施加的电压（B-E结电压）的控制。这就是其基本的工作原理。
晶体管的三个扩散区有不同的少子浓度分布。器件中主要的电流由这些少子的扩散决定。共发射极电流增益是三个因子的函数----发射极注入效率系数，基区输运系数和复合系数。发射极注入效率考虑了从基区注入到发射区的载流子，基区输运系数反映了载流子在基区的复合，复合系数反映了载流子在正偏发射结内部的复合。考虑了几个非理想效应：
1.基区宽度调制效应，说着说是厄尔利效应----中性基区宽度随B-C结电压变化而发生变化，于是集电极电流随B-C结或C-E结电压变化而变化。
2.大注入效应使得集电极电流随C-E结电压增加而以低速率增加。3.发射区禁带变窄效应是的发射区参杂浓度非常高时发射效率变小。4.电流集边效应使得发射极边界的电流密度大于中心位置的电流密度。5.基区非均匀掺杂在基区中感生出静电场，有助于少子度越基区。6.两种击穿机制----穿通和雪崩击穿。
晶体管的三种等效电路或者数学模型。E-M模型和等效电路对于晶体管的所有工作模式均适用。基区为非均匀掺杂时使用G-P模型很方便。小信号H-P模型适用于线性放大电路的正向有源晶体管。
晶体管的截止频率是表征晶体管品质的一个重要参数，他是共发射极电流增益的幅值变为1时的频率。频率响应是E-B结电容充电时间、基区度越时间、集电结耗尽区度越时间和集电结电容充电时间的函数。
虽然开关应用涉及到电流和电压较大的变化，但晶体管的开关特性和频率上限直接相关，开关特性的一个重要的参数是点和存储时间，它反映了晶体管有饱和态转变变成截止态的快慢。
重要术语解释：
1、a截止频率：共基极电流增益幅值变为其低频值的1根号2时的频率，就是截止频率。
2、禁带变窄：随着发射区中掺杂，禁带的宽度减小。
3、基区渡越时间：少子通过中性基区所用的时间。
4、基区输运系数：共基极电流增益中的一个系数，体现了中性基区中载流子的复合。
5、基区宽度调制效应：随C-E结电压或C-B结电压的变化，中性基区宽度的变化。
6、B截止效率：共发射极电流增益幅值下降到其频值的1根号2时的频率。
7、集电结电容充电时间：随发射极电流变化，B-C结空间电荷区和急电区-衬底结空间电荷区宽度发生变化的时间常数。
8、集电结耗尽区渡越时间：载流子被扫过B-C结空间电荷区所需的时间。
9、共基极电流增益：集电极电流与发射极电流之比。
10、共发射极电流增益：集电极电流与基极电流之比。
11、电流集边：基极串联电阻的横向压降使得发射结电流为非均匀值。
12、截止：晶体管两个结均加零偏或反偏时，晶体管电流为零的工作状态。
13、截止频率：共发射极电流增益的幅值为1时的频率。
14、厄尔利电压：反向延长晶体管的I-V特性曲线与电压轴交点的电压的绝对值。
15、E-B结电容充电时间：发射极电流的变化引起B-E结空间电荷区宽度变化所需的时间。
16、发射极注入效率系数：共基极电流增益的一个系数，描述了载流子从基区向发射区的注入。
17、正向有源：B-E结正偏、B-C结反偏时的工作模式。
18、反向有源：B-E结反偏、B-C结正偏时的工作模式。
19、输出电导：集电极电流对C-E两端电压的微分之比。
这一章讨论了MOSFET的基本物理结构和特性
MOSFET的核心为MOS电容器。与氧化物-半导体界面相邻的半导体能带是玩去的，他由加载MOS电容器上的电压决定。表面处导带和价带相对于费米能级的位置是MOS电容器电压的函数。
氧化层-半导体界面处的半导体表面可通过施加正偏栅压由到发生反型，或者通过施加负栅压由n型到p型发生发型。因此在于氧化层相邻处产生了反型层流动电荷。基本MOS场效应原理是有反型层电荷密度的调制作用体现的
讨论了MOS电容器的C-V特性。例如，等价氧化层陷阱电荷密度和界面态密度可由C-V测量方法决定
两类基本的MOSFET为n沟和p沟，n沟中的电流由反型层电子的流动形成，p沟中的电流由反型层空穴流动形成。这两类器件都可以是增强型的，通常情况下器件是关的，需施加一个栅压才能使器件开启；也可以是耗尽型的，此时在通常情况下器件是开的，需施加一个栅压才能使器件关闭
平带电压是满足条件时所加的栅压，这时导带和价带不发生弯曲，并且半导体中没有空间电荷区。平带电压时金属-氧化层势垒的高度、半导体-氧化层势垒高度以及固定氧化层陷阱电荷数量的函数
阈值电压是指半导体表面达到阈值反型点时所加的栅压，此时反型层电荷密度的大小等于半导体掺杂浓度。阈值电压是平带电压、半导体掺杂浓度和氧化层厚度的函数。
MOSFET中的电流是由反型层载流子在漏源之间的流动形成的。反型层电荷密度和沟道电导是由栅压控制，这意味着沟道电流被栅压控制
当晶体管偏置在非饱和区（VDS
实际的MOSFET是一个四端器件，在衬底或体为第四端。随着反偏源-衬底电压的增加，阈值电压增大。在源端和衬底不存在电学连接的集成电路中，衬底偏置效应变得很重要。讨论了含有电容的MOSFET小信号等效电路。分析了影响频率限制的MOSFET的一些物理因素。特别的，由于密勒效应，漏源交替电容成为了MOSFET频率响应的一个制约罂粟。作为器件频率响应的一个特点，截止频率反比于沟道长度，因此，沟道长度的减小将导致MOSFET频率性能的提高
简要讨论了n沟和p沟器件制作在同一块芯片上的CMOS技术。被电学绝缘的p型和n型衬底区时电容两类晶体管的必要条件。有不同的工艺来实现这一结构。CMOS结构中遇到的一个潜在问题是闩锁现象，即可能发生在四层pnpn结构中的高电流、低电压情况
重要术语解释
对基层电荷：由于热平衡载流子浓度过剩而在氧化层下面产生的电荷 体电荷效应：由于漏源电压改变而引起的沿沟道长度方向上的空间电荷宽度改变所导致的漏电流偏离理想情况
沟道电导：当VDS0时漏电流与漏源电压改变的过程
CMOS：互补MOS；将p沟和n沟器件制作在同一芯片上的电路工艺 截至频率：输入交流栅电流等于输处交流漏电流时的信号频率 耗尽型MOSFET：必须施加栅电压才能关闭的一类MOSFET 增强型MOSFET：鼻血施加栅电压才能开启的一类MOSFET 等价固定氧化层电荷：与氧化层－半导体界面紧邻的氧化层中的有效固定电荷，用Q'SS表示。
平带电压：平带条件发生时所加的栅压，此时在氧化层下面的半导体中没有空闲电荷区 栅电容充电时间：由于栅极信号变化引起的输入栅电容的充电或放电时间 界面态：氧化层－半导体界面处禁带宽度中允许的电子能态
反型层电荷：氧化层下面产生的电荷，它们与半导体掺杂的类型是相反的 反型层迁移率：反型层中载流子的迁移率
闩锁：比如在CMOS电路中那样，可能发生在四层pnpn结构中的高电流 低电压现象 最大空间电荷区宽度：阈值反型时氧化层下面的空间电荷区宽度
金属－半导体功函数差：金属功函数和电子亲和能之差的函数，用ms表示
临界反型：当栅压接近或等于阈值电压时空间电荷宽度的微弱改变，并且反型层电荷密度等于掺杂浓度时的情形
栅氧化层电容：氧化层介电常数与氧化层厚度之比，表示的是单位面积的电容，记为Cox 饱和：在漏端反型电荷密度为零且漏电流不再是漏源电压的函数的情形 强反型：反型电荷密度大于掺杂浓度时的情形 阈值反型点：反型电荷密度等于掺杂浓度时的情形 阈值电压：达到阈值反型点所需的栅压
跨导：漏电流ude该变量与其对应的栅压该变量之比 弱反型：反型电流密度小于掺杂浓度时的情形
第十二章
小结：1.、亚阈值电导是指在MOSFET中当栅-源电压小于阈值电压时漏电流不为零。这种情况下，晶体管被偏置在弱反型模式下，漏电流有扩散机制而非漂移机制控制。亚阈值电导可以在集成电路中产生一个较明显的静态偏置电流。
2、当MOSEFT工作于饱和区时，由于漏极处的耗尽区进入沟道区，有效沟道长度会随着漏电压的增大而减小。漏电流与沟道长度成反比，成为漏-源函数。该效应称为沟道长度调制效应。
3、反型层中的载流子迁移率不是常数。当栅压增大时，氧化层界面处的电场增大，引起附加的表面散射。这些散射的载流子导致迁移率的下降，使其偏离理想的电流-电压曲线。
4、随着沟道长度的减小，横向电场增大。沟道中流动的载流子可以达到饱和速度；从而在较低的漏极电压下漏电流就会饱和。此时，漏电流成为栅-源电压的线性函数。
5、MOSEFT设计的趋势是使器件尺寸越来越小。我们讨论了恒定电场等比例缩小理论。该理论是指沟道长度、沟道宽度、氧化层厚度和工作电压按照相同的比例因子缩小，而衬底掺杂浓度按照相同的比例因子增大。
6、讨论了随着器件尺寸的缩小阈值电压的修正。由于衬底的电荷分享效应，随着沟道长度的缩小，阈值电压也减小；随着沟道宽度的减小，阈值电压会增大。
7、讨论了各种电压击穿机制。包括栅氧化层击穿、沟道雪崩击穿、寄生晶体管击穿以及漏源穿通效应。这些机制都可以事器件更快的衰退。轻掺杂漏可以吧漏极击穿效应降到最小。
8、离子注入可以改变和调整沟道区中的衬底掺杂浓度，从而得到满意的阈值电压，他可以作为调整阈值电压的最后一步。这个过程成为通过离子注入调整阈值电压。
重要术语解释：
1、沟道长度调制：当MOSEFT进入饱和区时有效沟道长度随漏-源电压的改变。
2、热电子：由于在高场强中被加速，能量远大于热平衡时的值的电子。
3、轻掺杂漏（LDD）:为了减小电压击穿效应，在紧邻沟道处建造一轻掺杂漏区的MOSEFT。
4、窄沟道效应：沟道宽度变窄后的阈值电压的偏移。
5、源漏穿通：由于漏-源电压引起的漏极和衬底之间的势垒高度降低，从而导致漏电流的迅速增大。
6、短沟道效应：沟道长度变短引起的阈值电压的偏移。
7、寄生晶体管击穿：寄生双极晶体管中电流增益的改变而引起的MOSEFT击穿过程中出现的负阻效应。
8、亚阈值导电：当晶体管栅偏置电压低于阈值反型点时，MOSEFT中的导电过程。
9、表面散射：当载流子在源极与漏极漂移时，氧化层-半导体界面处载流子的电场吸收作用和库仑排斥作用。
10、阈值调整：通过离子注入改变半导体掺杂浓度，从而改变阈值电压的过程。
第十三章
小结：
1、三种普通的JEFT是pn JEFT、MESFET、以及HEMT。
2、JFET中的电流由垂直于电流方向的电场控制，电流存在于源极和漏极家畜之间的沟道区中。在pn JFET中，沟道形成了pn结的一边，用于调制沟道电导。
3、JFET的两个主要参数是内建夹断电压Vpo和夹断电压Vp（阈电压）。内建夹断电压定义为正值，它是引起结的空间电荷层完全填满沟道区的栅极与沟道之间的总电势。夹断电压（阈电压）定义成形成夹断是所需加的栅极电压。
4、跨导即晶体管增益，是漏电流随着栅极电压的变化率。
5、三种非理想的因素：沟道长度调制效应、饱和速度和亚阈值电流，这些效应将改变理想的I-V关系。
6、小信号等效电路，等效电路中包含等效电容；两个物理因素影响到频率限制，即沟道输运时间与电容电荷存储时间。电容电荷存储时间常数通常在短沟道器件中起作用。
7、在异质结表面，二维电子气被限制在势阱中。电子可以平行于表面运动。这些电子与电离了的空穴分离，以减小电离杂质散射效应，形成高的迁移率。重要术语解释：1电容电荷存储时间：栅极输入信号改变时栅极输入电容存储或释放电荷的时间。
2、沟道电导：当漏源电压趋近于极限值零时，漏电源随着漏源电压的变化率。
3、沟道电导调制效应：沟道电导随栅极电压的变化过程。
4、沟道长度调制效应：JFET处于饱和区是，有效沟道长度随漏源电压的变化。
5、电导参数：增强型MESFET的漏电源与栅源电压的表达式中的倍数因子k。
6、截止频率：小信号栅极输入电流值与小信号漏极电流值一致时的频率。
7、耗尽型JFET：必须加以栅极电压才能形成沟道夹断是器件截止的JFET。
8、增强型JFET:栅极电压为零时已经夹断，必须加以栅源电压以形成沟道，以是器件开启的JFET。
9、内建夹断电压：沟道夹断是栅结上的总电压降。
10、输出电阻：栅源电压随漏极电流的变化率。
11、夹断：栅结空间电荷区完全扩展进沟道，以至于沟道被耗尽的自由载流子充满的现象。
第十四章
小结：
1、太阳能电池将光能装换成电能。转换系数要考虑能量小于禁带宽度的入射光子以及能量小于禁带宽度的入射光子，能量小的不能被吸收，能量大的可以被吸收，并且多余的能量会形成热量。转换系数一般小于30%。
2、异质结电池可以增大转换系数并形成相对大的开路电压。无定型硅太阳能电池提供了生产低成本大面积电池的可能性。
3、光电探测器是将光信号转换成电信号的半导体器件。光电导体是最简单的光电探测器。入射光子会引起过剩载流子电子和空穴，从而引起半导体导电性的变化。
4、光电二极管是加反偏电压的二极管。入射光子在空间电荷区产生的过剩载流子被电场扫过形成电场。光电流正比于入射光子强度。PIN和雪崩光电二极管是基本的光电二极管。光电晶体管产生的光电流是晶体管增益的倍数。由于密勒效应和密勒电容，光电晶体管的频率响应比光电二极管的慢很多。
5、在pn结中光子吸收的反转就是注入电致发光。在直接带隙半导体中，过剩电子和空穴的复合会导致光子的发射。输出的光信号波长取决于禁带宽度。但是，为了输出波长限定在某个范围内，可以采用化合物半导体，禁带宽度由组分决定。
6、发光二极管（LED）是一种pn结二极管，其光子的输出时过剩电子和空穴自发复合的结果。输出信号中相对较宽的宽度（30cm）是自发过程的结果。
7、激光二极管的输出时受激发射的结果。光学腔即法里布-柏罗共振腔用来连接二极管，以便使光子输出是同相或一致的。多层异质结结构可用来连接二极管，以便使光子输出时同相或一致的。多层异质结结构可用来提高激光二极管的性能。
重要术语解释：
1、吸收系数：在半导体材料中，单位距离吸收的相对光子数，用a表示。
2、俄歇复合：电子和空穴的复合伴随着吸收其他粒子所释放的能量，是一个非辐射复合过程。
3、转换系数：在太阳能电池中，输出的电功率和入射的光功率之比。
4、延迟光电流：半导体器件中由于扩散电流引起的光电流成分。
5、外量子效率：在半导体器件中，发射的光子数和总光子数的比率。
6、填充系数：ImVm与IscVoc的比率，是太阳能电池有效输出能量的度量。Im和Vm是在最大功率点的电流和电压值。Isc和Voc是短路电流和开路电压。
7、菲涅尔损耗：由于折射系数的变化，在界面处入射光子被反射的部分。
8、内量子效率：能够产生发光的二极管电流部分。
9、发光二极管（LED）：在正偏pn结中，由于电子-空穴复合而产生的自发光子发射。
10、发光：光发射的总性质。
11、非辐射复合：不产生光子的电子和空穴的复合过程，例如硅中在导带和价带间的间接跃迁。
12、开路电压：太阳能电池的外电路开路时的电压。
13、光电流：由于吸收光子而在半导体器件中产生过剩载流子，从而形成的电流。
14、分布反转：处于高能级的电子浓度比处于低能级的电子浓度大的情况，是一个非平衡状态。
15、瞬时光电流：半导体器件的空间电荷区产生的光电流成分。
16、辐射复合：电子和空穴的复合过程能够产生光子，例如砷化镓中的带与带之间的直接复合。
17、肖克莱-里德-霍尔复合：通过深能级陷阱而进行的电子-空穴对的复合，是非辐射复合过程。
18、短路电流：太阳能电池两端直接相连时的电流。
19、受激发射：有个电子被入射光子激发，跃迁到低能级，同时发射第二个光子的过程。
第二篇：半导体术语解释小结
第一章 固体晶体结构
小结
1.硅是最普遍的半导体材料
2.半导体和其他材料的属性很大程度上由其单晶的晶格结构决定。晶胞是晶体中的一小块体积，用它可以重构出整个晶体。三种基本的晶胞是简立方、体心立方和面心立方。3.硅具有金刚石晶体结构。原子都被由4个紧邻原子构成的四面体包在中间。二元半导体具有闪锌矿结构，它与金刚石晶格基本相同。
4.引用米勒系数来描述晶面。这些晶面可以用于描述半导体材料的表面。密勒系数也可以用来描述晶向。
5.半导体材料中存在缺陷，如空位、替位杂质和填隙杂质。少量可控的替位杂质有益于改变半导体的特性。
6.给出了一些半导体生长技术的简单描述。体生长生成了基础半导体材料，即衬底。外延生长可以用来控制半导体的表面特性。大多数半导体器件是在外延层上制作的。重要术语解释
1.二元半导体：两元素化合物半导体，如GaAs。2.共价键：共享价电子的原子间键合。3.金刚石晶格：硅的院子晶体结构，亦即每个原子有四个紧邻原子，形成一个四面体组态。4.掺杂：为了有效地改变电学特性，往半导体中加入特定类型的原子的工艺。5.元素半导体：单一元素构成的半导体，比如硅、锗。6.外延层：在衬底表面形成的一薄层单晶材料。7.离子注入：一种半导体掺杂工艺。8.晶格：晶体中原子的周期性排列
9.密勒系数：用以描述晶面的一组整数。10.原胞：可复制以得到整个晶格的最小单元。
11.衬底：用于更多半导体工艺比如外延或扩散的基础材料，半导体硅片或其他原材料。12.三元半导体：三元素化合物半导体，如AlGaAs。13.晶胞：可以重构出整个晶体的一小部分晶体。
14.铅锌矿晶格：与金刚石晶格相同的一种晶格，但它有两种类型的原子而非一种。
第二章 量子力学初步 小结
1.我们讨论了一些量子力学的概念，这些概念可以用于描述不同势场中的电子状态。了解电子的运动状态对于研究半导体物理是非常重要的。
2.波粒二象性原理是量子力学的重要部分。粒子可以有波动态，波也可以具有粒子态。3.薛定谔波动方程式描述和判断电子状态的基础。4.马克思·玻恩提出了概率密度函数|fai（x）|2.5.对束缚态粒子应用薛定谔方程得出的结论是，束缚态粒子的能量也是量子化的。6.利用单电子原子的薛定谔方程推导出周期表的基本结构。重要术语解释
1.德布罗意波长：普朗克常数与粒子动量的比值所得的波长。
2.海森堡不确定原理：该原理指出我们无法精确确定成组的共轭变量值，从而描述粒子的状态，如动量和坐标。
3.泡利不相容原理：该原理指出任意两个电子都不会处在同一量子态。4.光子：电磁能量的粒子状态。5.量子：热辐射的粒子形态。
6.量子化能量：束缚态粒子所处的分立能量级。
7.量子数：描述粒子状态的一组数，例如原子中的电子。8.量子态：可以通过量子数描述的粒子状态。9.隧道效应：粒子穿过薄层势垒的量子力学现象。
10.波粒二象性：电磁波有时表现为粒子状态，而粒子有时表现为波动状态的特性。
第三章 固体量子理论初步 小结
1.当原子聚集在一起形成晶体时，电子的分立能量也就随之分裂为能带。
2.对表征单晶材料势函数的克龙克尼-潘纳模型进行严格的量子力学分析和薛定谔波动方程推导，从而得出 了允带和禁带的概念。
3.有效质量的概念将粒子在晶体中的运动与外加作用力联系起来，而且涉及到晶格对粒子运动的作用。
4.半导体中存在两种带点粒子。其中电子是具有正有效质量的正电荷粒子，一般存在于允带的顶部。
5.给出了硅和砷化镓的E-k关系曲线，并讨论了直接带隙半导体和间接带隙半导体的概念。6.允带中的能量实际上是由许多的分立能级组成的，而每个能级都包含有限数量的量子态。单位能量的量子态密度可以根据三维无限深势阱模型确定。7.在涉及大量的电子和空穴时，就需要研究这些粒子的统计特征。本章讨论了费米-狄拉克概率函数，它代表的是能量为E的量子态被电子占据的几章。重要术语解释
1.允带：在量子力学理论中，晶体中可以容纳电子的一系列能级。
2.状态密度函数：有效量子态的密度。它是能量的函数，表示为单位体积单位能量中的量子态数量。
3.电子的有效质量：该参数将晶体导带中电子的加速度与外加的作用力联系起来，该参数包含了晶体中的内力。4.费米-狄拉克概率函数：该函数描述了电子在有效能级中的分布，代表了一个允许能量状态被电子占据的概率。5.费米能级：用最简单的话说，该能量在T=0K时高于所有被电子填充的状态的能量，而低于所有空状态能量。
6.禁带：在量子力学理论中，晶体中不可以容纳电子的一系列能级。7.空穴：与价带顶部的空状态相关的带正电“粒子”。
8.空穴的有效质量：该参数同样将晶体价带中空穴的加速度与外加作用力联系起来，而且包含了晶体中的内力。
9.k空间能带图：以k为坐标的晶体能连曲线，其中k为与运动常量有关的动量，该运动常量结合了晶体内部的相互作用。10.克龙尼克-潘纳模型：由一系列周期性阶跃函数组成，是代表一维单晶晶格周期性势函数的数学模型。
11.麦克斯韦-波尔兹曼近似：为了用简单的指数函数近似费米-狄拉克函数，从而规定满足费米能级上下若干kT的约束条件。
12.泡利不相容原理：该原理指出任意两个电子都不会处在同一量子态。
第四章平衡半导体 小结
1.导带电子浓度是在整个导带能量范围上，对导带状态密度与费米-狄拉克概率分布函数的乘积进行积分得到的
2.价带空穴浓度是在整个价带能量范围上，对价带状态密度与某状态为空的概率【1-fF（E）】的乘积进行积分得到的。
3.本章讨论了对半导体渗入施主杂质（V族元素）和受主杂质（111族元素）形成n型和p型非本征半导体的概念。4.推导出了基本关系式ni2=n0p0。
5.引入了杂质完全电离与电中性的概念，推导出了电子与空穴浓度关于掺杂浓度的函数表达式。
6.推导出了费米能级位置关于掺杂浓度的表达式。
7.讨论了费米能级的应用。在热平衡态下，半导体内的费米能级处处相等。重要术语解释
1.受主原子：为了形成p型材料而加入半导体内的杂质原子。2.载流子电荷：在半导体内运动并形成电流的电子和（或）空穴。
3.杂质补偿半导体：同一半导体区域内既含有施主杂质又含有受主杂质的半导体。4.完全电离：所有施主杂质原子因失去电子而带正电，所有受主杂质原子因获得电子而带负电的情况。
5.简并半导体：电子或空穴的浓度大于有效状态密度，费米能级位于导带中（n型）或价带中（p型）的半导体。
6.施主原子：为了形成n型材料而加入半导体内的杂质原子。
7.有效状态密度：即在导带能量范围内对量子态密度函数gc（E）与费米函数fF（E）的乘积进行积分得到的参数Nc；在价带能量范围内对量子态密度函数gv（E）与【1-fF（E）】的乘积进行积分得到的参数N。
8.非本征半导体：进行了定量施主或受主掺杂，从而使电子浓度或空穴浓度偏离本征载流子浓度产生多数载流子电子（n型）或多数载流子空穴（p型）的半导体。9.束缚态：低温下半导体内的施主与受主呈现中性的状态。此时，半导体内的电子浓度与空穴浓度非常小。
10.本征载流子浓度ni：本征半导体内导带电子的浓度和价带空穴的浓度（数值相等）。11.本征费米能级Efi：本征半导体内的费米能级位置。
12.本征半导体：没有杂质原子且晶体中无晶格缺陷的纯净半导体材料。
13.非简并半导体：参入相对少量的施主和（或）受主杂质，使得施主和（或）受主能级分立、无相互作用的半导体。
第五章 载流子运输现象 小结
1半导体中的两种基本疏运机构：电场作用下的漂移运动和浓度梯度作用下的扩散运动。2 存在外加电场时，在散射作用下载流子达到平均漂移速度。半导体存在两种散射过程，即晶格散射和电离杂质散射 在弱电场下，平均漂移速度是电场强度的线性函数；而在强力场下，漂移速度达到饱和，其数量级为107cm/s。载流子迁移率为平均漂移速度与外加电场之比。电子和空穴迁移率是温度以及电离杂质浓度的函数。
5漂移电流密度为电导率和电场强度的乘积（欧姆定律的一种表示）。电导率是载流子浓度和迁移率的函数。电阻率等于电导率的倒数。
6扩散电流密度与载流子扩散系数和载流子浓度梯度成正比。7 扩散系数和迁移率的关系成为爱因斯坦关系 霍尔效应是载流子电荷在相互垂直的电场和磁场中运动产生的。载流子风生偏转，干生出霍尔效应。霍尔电压的正负反映了半导体的导电类型。还可以由霍尔电压确定多数载流子浓度和迁移率。重要术语解释
电导率：关于载流子漂移的材料参数；可量化为漂移电流密度和电场强度之比。扩散：粒子从高浓度区向低浓度区运动的过程。
扩散系数：关于粒子流动与粒子浓度梯度之间的参数。扩散电流：载流子扩散形成的电流。
漂移：在电场作用下，载流子的运动过程。漂移电流：载流子漂移形成的电流
漂移速度：电场中载流子的平均漂移速度 爱因斯坦关系：扩散系数和迁移率的关系
霍尔电压：在霍尔效应测量中，半导体上产生的横向压降 电离杂质散射：载流子和电离杂质原子之间的相互作用 晶格散射：载流子和热震动晶格原子之间的相互作用 迁移率：关于载流子漂移和电场强度的参数 电阻率：电导率的倒数；计算电阻的材料参数
饱和速度：电场强度增加时，载流子漂移速度的饱和值。半导体中的非平衡过剩载流子
第六章 半导体中的非平衡过剩载流子 小结 讨论了过剩电子和空穴产生与复合的过程，定义了过剩载流子的产生率和复合率 2 过剩电子和空穴是一起运动的，而不是互相独立的。这种现象称为双极疏运 3 推导了双极疏运方程，并讨论了其中系数的小注入和非本征掺杂约束条件。在这些条件下，过剩电子和空穴的共同漂移和扩散运动取决于少子的特性，这个结果就是半导体器件状态的基本原理 讨论了过剩载流子寿命的概念 分别分析了过剩载流子状态作为时间的函数 作为空间的函数和同事作为实践与空间的函数的情况 定义了电子和空穴的准费米能级。这些参数用于描述非平衡状态下，电子和空穴的总浓度 8 半导体表面效应对过剩电子和空穴的状态产生影响。定义了表面复合速度 重要术语解释 双极扩散系数：过剩载流子的有效扩散系数 2 双极迁移率：过剩载流子的有效迁移率 双极疏运：具有相同扩散系数，迁移率和寿命的过剩电子和空穴的扩散，迁移和复合过程 双极输运方程：用时间和空间变量描述过剩载流子状态函数的方程 5 载流子的产生：电子从价带跃入导带，形成电子-空穴对的过程 载流子的复合：电子落入价带中的空能态（空穴）导致电子-空穴对消灭的过程 7 过剩载流子：过剩电子和空穴的过程 过剩电子：导带中超出热平衡状态浓度的电子浓度 9 过剩空穴：价带中超出热平衡状态浓度的空穴浓度 10 过剩少子寿命：过剩少子在复合前存在的平均时间 11 产生率：电子-空穴对产生的速率（#/cm3-ms）小注入：过剩载流子浓度远小于热平衡多子浓度的情况 少子扩散长度：少子在复合前的平均扩散距离：数学表示为D，其中D和分别为少子的扩散系数和寿命 准费米能级：电子和空穴的准费米能级分别将电子和空穴的非平衡状态浓度与本征载流子浓度以及本征费米能级联系起来 复合率：电子－空穴对复合的速率（#/cm3-s）16 表面态：半导体表面禁带中存在的电子能态。
第七章
pn结 首先介绍了均匀掺杂的pn结。均匀掺杂pn结是指：半导体的一个区均匀掺杂了受主杂质，而相邻的区域均匀掺杂了施主杂质。这种由同一种材料但导电类型相反的半导体组成的pn结称为同质结 在冶金结两边的p区与n区内分别形成了空间电荷区或耗尽区。该区内不存在任何可以移动的电子或空穴，因而得名。由于n区内的施主杂质离子的存在，n区带正电；同样，由于p区内受主杂质离子存在，p区带负电。由于耗尽区内存在净空间电荷密度，耗尽区内有一个电场。电场的方向为由n区指向p区 空间电荷区内部存在电势差。在零偏压的条件下，该电势差即内建电势差维持热平衡状态，并且在阻止n区内多子电子向p区扩散的同时，阻止p区内多子空穴向n区扩散。反偏电压（n区相对于p区为正）增加了势垒的高度，增加了空间电荷区的宽度，并且增强了电场。随着反偏电压的改变，耗尽区内的电荷数量也改变。这个随电压改变的电荷量可以用来描述pn结的势垒电容。线性缓变结是非均匀掺杂结的典型代表。本章我们推导出了有关线性缓变结的电场，内建电势差，势垒电容的表达式。这些函数表达式与均匀掺杂结的情况是不同的 8 特定的掺杂曲线可以用来实现特定的电容特性。超突变结是一种掺杂浓度从冶金结处开始下降的特殊pn结。这种结非常适用于制作谐振电路中的变容二极管。重要术语解释
突变结近似：认为从中性半导体区到空间电荷区的空间电荷密度有一个突然的不连续 内建电势差：热平衡状态下pn结内p区与n区的静电电势差。耗尽层电容：势垒电容的另一种表达式 耗尽区：空间电荷区的另一种表达
超变突结：一种为了实现特殊电容－电压特性而进行冶金结处高掺杂的pn结，其特点为pn结一侧的掺杂浓度由冶金结处开始下降 势垒电容（结电容）：反向偏置下pn结的电容
线性缓变结：冶金结两侧的掺杂浓度可以由线性分布近似的pn结 冶金结：pn结内p型掺杂与n型掺杂的分界面。
单边突变结：冶金结一侧的掺杂浓度远大于另一侧的掺杂浓度的pn结
反偏：pn结的n区相对于p区加正电压，从而使p区与n区之间势垒的大小超过热平衡状态时势垒的大小
空间电荷区：冶金结两侧由于n区内施主电离和p区内受主电离而形成的带净正电与负电的区域
空间电荷区宽度：空间电荷区延伸到p区与n区内的距离，它是掺杂浓度与外加电压的函数
变容二极管：电容随着外加电压的改变而改变的二极管。
第八章 pn结二极管 小结 当pn结外加正偏电压时（p区相对与n区为正），pn结内部的势垒就会降低，于是p区空穴与n区电子就会穿过空间电荷区流向相应的区域 本章推导出了与n区空间电荷区边缘处的少子空穴浓度和p区空间电荷区边缘处的少子浓度相关的边界条件 注入到n区内的空穴与注入到p区内的电子成为相应区域内的过剩少子。过剩少子的行为由第六章中推导的双极输运方程来描述。求出双极输运方程的解并将边界条件代入，就可以求出n区与p区内稳态少数载流子的浓度分布 由于少子浓度梯度的存在，pn结内存在少子扩散电流。少子扩散电流产生了pn结二极管的理想电流－电压关系 本章得出了pn结二极管的小信号模型。最重要的两个参数是扩散电阻与扩散电容 反偏pn结的空间电荷区内产生了过剩载流子。在电场的作用下，这些载流子被扫处了空间电荷区，形成反偏产生电流。产生电流是二极管反偏电流的一个组成部分。Pn结正偏时，穿过空间电荷区的过剩载流子可能发生复合，产生正偏复合电流。复合电流是pn结正偏电流的另一个组成部分 当pn结的外加反偏电压足够大时，就会发生雪崩击穿。此时，pn结体内产生一个较大的反偏电流。击穿电压为pn结掺杂浓度的函数。在单边pn结中，击穿电压是低掺杂一侧掺杂浓度的函数 当pn结由正偏状态转换到反偏状态时，pn结内存储的过剩少数载流子会被移走，即电容放电。放电时间称为存储时间，它是二极管 开关速度的一个限制因素 重要术语解释
雪崩击穿：电子和空穴穿越空间电荷区时，与空间电荷区内原子的电子发生碰撞产生电子－空穴对，在pn结内形成一股很大的反偏电流，这个过程就称为雪崩击穿。齐纳击穿：重掺杂的PN结由于隧穿效应发生的PN结击穿机制
载流子注入：外加偏压时，pn结体内载流子穿过空间电荷区进入p区或n区的过程 临界电场：发生击穿时pn结空间电荷区的最大电场强度 扩散电容：正偏pn结内由于少子的存储效应而形成的电容 扩散电导：正偏pn结的低频小信号正弦电流与电压的比值 扩散电阻：扩散电导的倒数 正偏：p区相对于n区加正电压。此时结两侧的电势差要低于热平衡时的值 产生电流：pn结空间电荷区内由于电子－空穴对热产生效应形成的反偏电流 长二极管：电中性p区与n区的长度大于少子扩散长度的二极管。
复合电流：穿越空间电荷区时发生复合的电子与空穴所产生的正偏pn结电流 反向饱和电流：电中性p区与n区中至少有一个区的长度小于少子扩散长度的pn结二极管。存储时间：当pn结二极管由正偏变为反偏时，空间电荷区边缘的过剩少子浓度由稳态值变成零所用的时间 第九章
小结：轻掺杂半导体上的金属可以和半导体形成整流接触，这种接触称为肖特基势垒二极管。金属与半导体间的理想势垒高度会因金属功函数和半导体的电子亲和能的不同而不同。了解功函数和电子亲和能的定义。
当在n型半导体和金属之间加上一个正电压是（即反偏），半导体与金属之间的势垒增加，因此基本上没有载流子的流动。当金属与n型半导体间加上一个正电压时（即正偏），半导体与金属间的势垒降低，因此电子很容易从半导体流向金属，这种现象称为热电子发射。肖特基势垒二极管的理想i-v关系与pn结二极管的相同。然而，电流值的数量级与pn结二极管的不同，肖特基二极管的开关速度要快一些。另外，肖特基二极管的反向饱和电流比pn结的大，所以在达到与pn结二极管一样的电流时，肖特基二极管需要的正的偏压要低。金属-半导体也可能想成欧姆接触，这种接触的接触电阻很低，使得结两边导通时的压降很小，是一种非整流接触。
两种不同能带系的半导体材料可以形成半导体异质结。异质结一个有用的特性就是能在表面形成势垒。在与表面垂直的方向上，电子的活动会受到势肼的限制，但电子在其他的两个方向可以自由的流动。重要术语解释：
反型异质结：参杂剂在冶金结处变化的异质结。
电子亲和规则：这个规则是指，在一个理想的异质结中，导带处的不连续性是由于两种半导体材料的电子亲和能是不同的引起的。
异质结：两种不同的半导体材料接触形成的结。
镜像力降低效应：由于电场引起的金属-半导体接触处势垒峰值降低的现象。同型异质结：参杂剂在冶金结处不变的异质结。
欧姆接触：金属半导体接触电阻很低，且在结两边都能形成电流的接触。理查德森常数：肖特基二极管中的I-V关系中的一个参数A*。肖特基势垒高度：金属-半导体结中从金属到半导体的势垒Φbn。肖特基效应：镜像力降低效应的另一种形式。
单位接触电阻：金属半导体接触的J-V曲线在V=0是的斜率的倒数。热电子发射效应：载流子具有足够的热能时，电荷流过势垒的过程。隧道势垒：一个薄势垒，在势垒中，其主要作用的电流是隧道电流。
二维电子气：电子堆积在异质结表面的势肼中，但可以沿着其他两个方向自由流动。第十章 小结：
有两种类型的的双极晶体管，即npn和pnp型。每一个晶体管都有三个不同的参杂区和两个pn结。中心区域（基区）非常窄，所以这两个结成为相互作用结。晶体管工作于正向有源区时，B-E结正偏，B-C结反偏。发射区中的多子注入基区，在那里，他们变成少子。少子扩散过基区进入B-C结空间电荷区，在那里，他们被扫入集电区。当晶体管工作再正向有源区时，晶体管一端的电流（集电极电流）受另外两个端点所施加的电压（B-E结电压）的控制。这就是其基本的工作原理。
晶体管的三个扩散区有不同的少子浓度分布。器件中主要的电流由这些少子的扩散决定。共基极电流增益是三个因子的函数----发射极注入效率系数，基区输运系数和复合系数。发射极注入效率考虑了从基区注入到发射区的载流子，基区输运系数反映了载流子在基区的复合，复合系数反映了载流子在正偏发射结内部的复合。考虑了几个非理想效应：
1.基区宽度调制效应，说着说是厄尔利效应----中性基区宽度随B-C结电压变化而发生变化，于是集电极电流随B-C结或C-E结电压变化而变化。
2.大注入效应使得集电极电流随C-E结电压增加而以低速率增加。3.发射区禁带变窄效应是的发射区参杂浓度非常高时发射效率变小。4.电流集边效应使得发射极边界的电流密度大于中心位置的电流密度。5.基区非均匀掺杂在基区中感生出静电场，有助于少子度越基区。6.两种击穿机制----穿通和雪崩击穿。
晶体管的三种等效电路或者数学模型。E-M模型和等效电路对于晶体管的所有工作模式均适用。基区为非均匀掺杂时使用G-P模型很方便。小信号H-P模型适用于线性放大电路的正向有源晶体管。
晶体管的截止频率是表征晶体管品质的一个重要参数，他是共发射极电流增益的幅值变为1时的频率。频率响应是E-B结电容充电时间、基区度越时间、集电结耗尽区度越时间和集电结电容充电时间的函数。
虽然开关应用涉及到电流和电压较大的变化，但晶体管的开关特性和频率上限直接相关，开关特性的一个重要的参数是点和存储时间，它反映了晶体管有饱和态转变变成截止态的快慢。
重要术语解释：
1、a截止频率：共基极电流增益幅值变为其低频值的1根号2时的频率，就是截止频率。
2、禁带变窄：随着发射区中掺杂，禁带的宽度减小。
3、基区渡越时间：少子通过中性基区所用的时间。
4、基区输运系数：共基极电流增益中的一个系数，体现了中性基区中载流子的复合。
5、基区宽度调制效应：随C-E结电压或C-B结电压的变化，中性基区宽度的变化。
6、B截止效率：共发射极电流增益幅值下降到其频值的1根号2时的频率。
7、集电结电容充电时间：随发射极电流变化，B-C结空间电荷区和急电区-衬底结空间电荷区宽度发生变化的时间常数。
8、集电结耗尽区渡越时间：载流子被扫过B-C结空间电荷区所需的时间。
9、共基极电流增益：集电极电流与发射极电流之比。
10、共发射极电流增益：集电极电流与基极电流之比。
11、电流集边：基极串联电阻的横向压降使得发射结电流为非均匀值。
12、截止：晶体管两个结均加零偏或反偏时，晶体管电流为零的工作状态。
13、截止频率：共发射极电流增益的幅值为1时的频率。
14、厄尔利电压：反向延长晶体管的I-V特性曲线与电压轴交点的电压的绝对值。
15、E-B结电容充电时间：发射极电流的变化引起B-E结空间电荷区宽度变化所需的时间。
16、发射极注入效率系数：共基极电流增益的一个系数，描述了载流子从基区向发射区的注入。
17、正向有源：B-E结正偏、B-C结反偏时的工作模式。
18、反向有源：B-E结反偏、B-C结正偏时的工作模式。
19、饱和：B-E结正偏、B-C结正偏时的工作模式。20、截止：B-E结反偏、B-C结反偏时的工作模式。
21、输出电导：集电极电流对C-E两端电压的微分之比。
这一章讨论了MOSFET的基本物理结构和特性
MOSFET的核心为MOS电容器。与氧化物-半导体界面相邻的半导体能带是弯曲的，他由加载MOS电容器上的电压决定。表面处导带和价带相对于费米能级的位置是MOS电容器电压的函数。
氧化层-半导体界面处的半导体表面可通过施加正偏栅压由到发生反型，或者通过施加负栅压由n型到p型发生发型。因此在于氧化层相邻处产生了反型层流动电荷。基本MOS场效应原理是有反型层电荷密度的调制作用体现的
讨论了MOS电容器的C-V特性。例如，等价氧化层陷阱电荷密度和界面态密度可由C-V测量方法决定
两类基本的MOSFET为n沟和p沟，n沟中的电流由反型层电子的流动形成，p沟中的电流由反型层空穴流动形成。这两类器件都可以是增强型的，通常情况下器件是关的，需施加一个栅压才能使器件开启；也可以是耗尽型的，此时在通常情况下器件是开的，需施加一个栅压才能使器件关闭
平带电压是满足条件时所加的栅压，这时导带和价带不发生弯曲，并且半导体中没有空间电荷区。平带电压时金属-氧化层势垒的高度、半导体-氧化层势垒高度以及固定氧化层陷阱电荷数量的函数
阈值电压是指半导体表面达到阈值反型点时所加的栅压，此时反型层电荷密度的大小等于半导体掺杂浓度。阈值电压是平带电压、半导体掺杂浓度和氧化层厚度的函数。
MOSFET中的电流是由反型层载流子在漏源之间的流动形成的。反型层电荷密度和沟道电导是由栅压控制，这意味着沟道电流被栅压控制
当晶体管偏置在非饱和区（VDS
实际的MOSFET是一个四端器件，在衬底或体为第四端。随着反偏源-衬底电压的增加，阈值电压增大。在源端和衬底不存在电学连接的集成电路中，衬底偏置效应变得很重要。讨论了含有电容的MOSFET小信号等效电路。分析了影响频率限制的MOSFET的一些物理因素。特别的，由于密勒效应，漏源交替电容成为了MOSFET频率响应的一个制约罂粟。作为器件频率响应的一个特点，截止频率反比于沟道长度，因此，沟道长度的减小将导致MOSFET频率性能的提高
简要讨论了n沟和p沟器件制作在同一块芯片上的CMOS技术。被电学绝缘的p型和n型衬底区时电容两类晶体管的必要条件。有不同的工艺来实现这一结构。CMOS结构中遇到的一个潜在问题是闩锁现象，即可能发生在四层pnpn结构中的高电流、低电压情况 MOSFET可以分为：n沟道和p沟道（导电类型不同），增强型和耗尽型（零栅压时反型层是否存在）。重要术语解释
对基层电荷：由于热平衡载流子浓度过剩而在氧化层下面产生的电荷 体电荷效应：由于漏源电压改变而引起的沿沟道长度方向上的空间电荷宽度改变所导致的漏电流偏离理想情况
沟道电导：当VDS0时漏电流与漏源电压改变的过程
CMOS：互补MOS；将p沟和n沟器件制作在同一芯片上的电路工艺 截至频率：输入交流栅电流等于输处交流漏电流时的信号频率 耗尽型MOSFET：必须施加栅电压才能关闭的一类MOSFET 增强型MOSFET：必须施加栅电压才能开启的一类MOSFET
等价固定氧化层电荷：与氧化层－半导体界面紧邻的氧化层中的有效固定电荷，用Q'SS表示。
平带电压：平带条件发生时所加的栅压，此时在氧化层下面的半导体中没有空闲电荷区 栅电容充电时间：由于栅极信号变化引起的输入栅电容的充电或放电时间 界面态：氧化层－半导体界面处禁带宽度中允许的电子能态
反型层电荷：氧化层下面产生的电荷，它们与半导体掺杂的类型是相反的 反型层迁移率：反型层中载流子的迁移率
闩锁：比如在CMOS电路中那样，可能发生在四层pnpn结构中的高电流 低电压现象 最大空间电荷区宽度：阈值反型时氧化层下面的空间电荷区宽度
金属－半导体功函数差：金属功函数和电子亲和能之差的函数，用ms表示
临界反型：当栅压接近或等于阈值电压时空间电荷宽度的微弱改变，并且反型层电荷密度等于掺杂浓度时的情形
栅氧化层电容：氧化层介电常数与氧化层厚度之比，表示的是单位面积的电容，记为Cox 饱和：在漏端反型电荷密度为零且漏电流不再是漏源电压的函数的情形 强反型：反型电荷密度大于掺杂浓度时的情形 阈值反型点：反型电荷密度等于掺杂浓度时的情形 阈值电压：达到阈值反型点所需的栅压
跨导：漏电流的改变量与其对应的栅压该变量之比 弱反型：反型电流密度小于掺杂浓度时的情形
第三篇：《半导体物理与器件》教学大纲讲解
物理科学与技术学院
《半导体物理与器件》教学大纲
课程类别：专业方向
课程性质：必修
英文名称：Semiconductor Physics and Devices 总学时：
讲授学时：48 学分：
先修课程：量子力学、统计物理学、固体物理学等 适用专业：应用物理学(光电子技术方向)开课单位：物理科学与技术学院
一、课程简介
本课程是应用物理学专业(光电子技术方向)的一门重要专业方向课程。通过本课程的学习，使学生能够结合各种半导体的物理效应掌握常用和特殊半导体器件的工作原理，从物理角度深入了解各种半导体器件的基本规律。获得在本课程领域内分析和处理一些最基本问题的初步能力，为开展课题设计和独立解决实际工作中的有关问题奠定一定的基础。
二、教学内容及基本要求
第一章：固体晶格结构
（4学时）教学内容： 1.1半导体材料 1.2固体类型 1.3空间晶格 1.4原子价键
1.5固体中的缺陷与杂质 1.6半导体材料的生长 教学要求：
1、了解半导体材料的特性, 掌握固体的基本结构类型；
2、掌握描述空间晶格的物理参量, 了解原子价键类型；
3、了解固体中缺陷与杂质的类型；
4、了解半导体材料的生长过程。授课方式：讲授
第二章：量子力学初步
（4学时）教学内容：
2.1量子力学的基本原理 2.2薛定谔波动方程
2.3薛定谔波动方程的应用 2.4原子波动理论的延伸 教学要求：
1、掌握量子力学的基本原理，掌握波动方程及波函数的意义；
2、掌握薛定谔波动方程在自由电子、无限深势阱、阶跃势函数、矩形势垒中应用；
3、了解波动理论处理单电子原子模型。授课方式：讲授
第三章：固体量子理论初步
（4学时）
应用物理学专业
教学内容：
3.1允带与禁带格 3.2固体中电的传导 3.3三维扩展
3.4状态密度函数 3.5统计力学 教学要求：
1、掌握能带结构的基本特点，掌握固体中电的传导过程；
2、掌握能带结构的三维扩展，掌握电子的态密度分布；
3、掌握费密-狄拉克分布和玻耳兹曼分布。授课方式：讲授
第四章：平衡半导体
（6学时）教学内容：
4.1半导体中的载流子 4.2掺杂原子与能级 4.3非本征半导体
4.4施主与受主的统计学分布 4.5电中性状态 4.6费密能级的位置 教学要求：
1、掌握本征载流字电子和空穴的平衡分布；
2、掌握掺杂原子的作用，掌握非本征载流字电子和空穴的平衡分布；
3、掌握完全电离和束缚态，掌握补偿半导体平衡电子和空穴浓度；
4、掌握费密能级随掺杂浓度和温度的变化。授课方式：讲授
第五章：载流子输运现象
（4学时）教学内容：
5.1载流子的漂移运动 5.2载流子扩散 5.3杂质梯度分布 5.4霍尔效应 教学要求：
1、掌握载流子漂移运动的规律，掌握载流子漂移扩散的规律；
2、了解杂质梯度分布规律，了解霍尔效应现象。授课方式：讲授
第六章：非平衡过剩载流子
（6学时）教学内容：
6.1载流子的产生与复合 6.2过剩载流子的性质 6.3双极输运 6.4准费密能级
6.5过剩载流子的寿命 6.6表面效应 教学要求：
物理科学与技术学院
1、掌握载流子产生与复合的规律，掌握连续性方程与扩散方程；
2、掌握双极输运方程的推导与应用，掌握准费密能级的确定；
3、了解肖克莱-里德-霍尔复合理论及非本征掺杂和小注入的约束条件；
4、了解表面态与表面复合速。授课方式：讲授
第七章：PN结
（2学时）教学内容：
7.1 PN结的基本结构 7.2零偏 7.3反偏
7.4非均匀掺杂PN结 教学要求：
1、掌握PN结的基本结构，掌握内建电势差与空间电荷区宽度；
2、掌握势垒电容与单边突变结，了解线性缓变结与超突变结。授课方式：讲授
第八章：PN结二极管
（4学时）教学内容： 8.1 PN结电流
8.2 PN结的小信号模型 8.3产生与复合电流 8.4结击穿
8.5电荷存储与二极管瞬态 8.6隧道二极管 教学要求：
1、掌握PN结内电荷流动的定性描述，掌握扩散电阻与等效电路；
2、掌握反偏产生电流正偏复合电流；
3、了解结击穿的物理图像，了解关瞬态与开瞬态，了解隧道二极管的基本特征。
授课方式：讲授
第九章：双极晶体管
（6学时）教学内容：
10.1双极晶体管的工作原理 10.2少子的分布
10.3低频共基极电流增益 10.4非理想效应 10.5等效电路模型 10.6频率上限 教学要求：
1、掌握双极晶体管的工作原理，掌握少子的分布规律；
2、了解有用因素及电流增益的数学表达式；
3、掌握基区宽度调制效应及大注入效应；
4、了解Ebers-Moll模型及Gummel-Poon模型；
5、了解延时因子的概念及晶体管截止频率。授课方式：讲授
应用物理学专业
第十章：MOS场效应管（1）
（4学时）教学内容：
11.1双端MOS结构 11.2电容—电压特性 11.3MOSFET基本原理 11.4频率限制特性 11.5CMOS技术 教学要求：
1、掌握能带图、耗尽层厚度、功函数、平带电压、阈值电压、电荷分布；
2、掌握理想C-V特性及频率特性；
3、掌握MOSFET的结构及电流--电压关系的数学推导；
4、了解小信号等效电路，了解CMOS制备技术。授课方式：讲授
第十一章：MOS场效应管（2）
教学内容：
12.1非理想效应
12.2MOSFET按比例缩小理论 12.3阈值电压的修正 12.4附加电学特性 12.5辐射和热电子效应 教学要求：
1、掌握亚阈值电导与沟道长度调制效应；
2、了解恒定电场按比例缩小，了解短沟道效应和窄沟道效应；
3、了解击穿电压及轻掺杂漏晶体管；
4、了解辐射引入的氧化层电荷及辐射引入的界面态。
4学时）
（
第四篇：有机半导体材料与器件课程教学大纲
《有机半导体材料与器件》课程教学大纲
一、课程说明
（一）课程名称、所属专业、课程性质、学分； 课程名称：（中文）有机半导体材料与器件；
（英文）Organic semiconductor materials and devices 所属专业：物理学专业、微电子科学与工程专业及光信息科学与技术类专业 课程性质：专业选修课程 学 分：3 课 时：54课时
（二）课程简介、目标与任务；
《有机半导体材料与器件》是一门新兴交叉和前沿学科，是将电子科学与有机材料科学紧密结合在一起的一门尖端学科。它凭借着有机光电材料及半导体材料独特的分子特性、软物质行为和超分子结构，已成为继真空电子、固体电子、光电子之后的国际研究热点。当前有机半导体材料与器件研究已经从基础研究走向产业化开发，并渗透到许多领域而迅猛发展，为人类文明与科学技术的进步做出日益突出的贡献。
本课程研究有机半导体材料及其光电子器件，讲解光电信息技术领域中有机半导体材料与器件所涉及的相关原理、技术及应用，是一门发展极为迅速、实践性很强的应用学科。学习本课程的目标是掌握有机材料及器件的基本理论、器件原理，了解该领域的最新成就和应用前景，进一步拓宽专业口径，扩大知识面，为学生将来进入有机电子、信息科学领域打下基础。
课程根据专业的特点，重点掌握目前有机光电功能材料与器件基本工作原理及其技术、了解和掌握最新国际发展趋势，使学生获得对有机半导体光、电子器件分析和设计的基本能力，掌握分析和解决实际问题的方法与途径，重视理论与实践的结合，以便为进一步开展有机光、电子相关研究奠定基础。
（三）先修课程要求，与先修课与后续相关课程之间的逻辑关系和内容衔接； 本课程涵盖多学科领域，其中主要的学科是半导体物理学、半导体材料学，同时还需要具备有机化学和半导体器件的基本知识，并且还要应用半导体平面工艺技术等，因此本课程需要先修的课程包括：半导体物理、有机化学、半导体材料、半导体器件及半导体工艺等。
（四）教材与主要参考书。教材：
《分子材料与薄膜器件》，贺庆国、胡文平、白凤莲等编，化学工业出版社，2010 主要参考书：
1.黄春辉等，《光电功能超薄膜》，北京大学出版社 2.朱道本等，《有机固体》，上海科学技术出版社
3.黄春辉等，《有机电致发光材料与器件导论》，复旦大学出版社 4.M.Pope, Clarendon Press，《Electronic processes in organic crystals》，Oxford
5.Joseph Shinar, 《Organic light emitting devices》, Springer 6.马丁.波普，《有机晶体中的电子过程》，上海科学技术出版社 7.高观志等，《固体中的电输运》，科学出版社 8.黄维等，《有机电子学》，科学出版社
二、课程内容与安排 课程简介（绪论）第一章 有机材料与电子学 § 1.1 有机材料概念及发展简史 § 1.2 电子学与有机材料
§ 1.3 有机半导体与无机半导体比较 § 1.4 有机光电材料中的电子过程及相关性质 § 1.5 有机电子学及其应用
§ 1.5.1 有机场效应晶体管（Organic field effect transistor，OFET）§ 1.5.2 有机太阳能电池（Organic photovoltaic cells，OPV）
§ 1.5.3 有机电致发光器件（Organic electroluminescence devices，OELD）§ 1.5.4 有机传感器和存储器（Organic sensor，OS；Organic memory，OM）第二章 有机材料中的电子结构 § 2.1 有机分子内成键及相关概念 § 2.1.1 固体物质的成键方式 § 2.1.2 原子的电子轨道和电子云 § 2.1.3 原子之间的杂化轨道
§ 2.1.4 σ键与π键，单键、双键与三键，饱和键与不饱和键 § 2.1.5 价电子、σ电子、π电子和n电子 § 2.1.6 典型实例：化学成键与材料性质 §2.2 有机材料的电子结构及相关理论简介
§ 2.2.1 分子轨道理论（molecular orbital theory，MO理论）§ 2.2.2 配位场理论 § 2.2.3 能带理论 § 2.3 有机材料中电子能级
第三章 有机材料分子间作用力及其晶体堆积方式 §3.1 分子作用力 §3.2 有机分子晶体结构
第四章 有机材料中与光、能量相关的概念及电子过程 §4.1 分子内光激发态及其衰变过程
§4.2 聚集分子中的激发态及衰变特点（指晶体、固体时的特点）第五章 光跃迁规律 §5.1 光跃迁本质 §5.2 光跃迁选择法则
§5.3 Franck-Condon原理（Franck-Condon Principle）§5.4 Einstein方程：激发过程与辐射过程之间的关系 §5.5 光吸收强度分布
§5.6 光的发射效率及激发态寿命 §5.7 物质的发光 §5.7.1 发光物质／体系 §5.7.2 有机发光材料 第六章 激子 §6.1 激子的产生 §6.2 激子的分类
§6.3 激子输运——能量传递／转移 §6.4 激子扩散
§6.5 激子的动力学过程
第七章 有机材料中与电学性能相关的概念及电子过程 §7.1 有机材料电学性质研究历史 §7.2 描述电学性质的基本概念 §7.3 有机材料中载流子类型 §7.3.1 光生载流子
§7.3.2 非本征激发----掺杂型载流子（另一个是杂质缺陷型）§7.3.3 注入型载流子 §7.4 导电有机材料 第八章 有机半导体器件（专题讨论）
（一）教学方法与学时分配
1、教学方法：
（1）以课堂讲授为主，充分利用教材，围绕知识点组织教学内容；（2）多媒体教学：PowerPoint讲稿、Movie演示；（3）考试：闭卷笔试。
2.学时分配：
（4）本课程共54学时，讲授7章，课堂专题讨论1章。各章节的学时分配如下：
绪论（2学时）第一章（6学时）第二章（8学时）第三章（6学时）第四章（10学时）第五章（6学时）第六章（6学时）第七章（8学时）第八章（2学时）
（二）内容及基本要求 主要内容：
以学科特点和创新能力培养为基础设计课程内容，加强理论概念和技术应用的讲授，重点讲授有机光电材料中的电子过程及相关性质、有机材料中的电子结构及相关理论、有机材料分子间作用力及其晶体堆积方式、有机材料中与光、能量相关的概念及电子过程、光跃迁规律、激子的产生输运理论及其动力学过程以及有机材料中与电学性能相关的概念及电子过程；
引导学生自主搜索和阅读相关文献，让学生大胆提出自己的见解，并在课堂上进行 讨论典型的有机光电器件（有机发光二极管、有机场效应晶体管、有机光伏电池、有机存储器、有机激光、有机传感和有机光电探测器等）的原理、结构、材料、性能参数以及制造工艺。
【重点掌握】：有机光电材料中的电子过程及相关性质、有机材料中的电子结构及相关理论、有机材料分子间作用力及其晶体堆积方式、有机材料中与光、能量相关的概念及电子过程、光跃迁规律、激子的产生输运理论及其动力学过程以及有机材料中与电学性能相关的概念及电子过程；
【掌握】：有机光电器件的原理、结构、材料、性能参数以及制备工艺； 【了解】：有机半导体材料与器件的发展历程、最新进展及应用前景； 【一般了解】：发展中的有机半导体材料与器件；
【难点】：有机材料中的电子结构及相关理论、有机材料分子间作用力、有机材料中与光、能量相关的概念及电子过程、光跃迁规律、激子的产生输运理论及其动力学过程以及有机材料中与电学性能相关的概念及电子过程。
制定人：李海蓉
审定人： 批准人： 日 期：2017.1.5 6
第五篇：半导体物理习题与问题
第一章半导体中的电子状态
例1.证明:对于能带中的电子，K状态和-K状态的电子速度大小相等,方向相反。即：v(k)= －v(－k)，并解释为什么无外场时，晶体总电流等于零。
解：K状态电子的速度为：
（1）
同理，－K状态电子的速度则为：
（2）
从一维情况容易看出：
（3）
同理有：
（4）（5）
将式（3）（4）（5）代入式（2）后得：
（6）
利用（1）式即得：v(－k)= －v(k)因为电子占据某个状态的几率只同该状态的能量有关，即：E(k)=E(－k)故电子占有k状态和-k状态的几率相同，且v(k)=－v(－k)故这两个状态上的电子电流相互抵消，晶体中总电流为零。
例2.已知一维晶体的电子能带可写成：
式中，a为晶格常数。试求：（1）能带的宽度；
（2）能带底部和顶部电子的有效质量。解：（1）由E(k)关系
（1）
令
得：
当时，代入（2）得：
对应E(k)的极小值。
当时，代入（2）得：
（）对应E(k)的极大值。根据上述结果，求得
和
即可求得能带宽度。
故：能带宽度
（3）能带底部和顶部电子的有效质量：
习题与思考题： 什么叫本征激发？温度越高，本征激发的载流子越多，为什么？试定性说明之。试定性说明Ge、Si的禁带宽度具有负温度系数的原因。3 试指出空穴的主要特征。简述Ge、Si和GaAs的能带结构的主要特征。5 某一维晶体的电子能带为
其中E0=3eV，晶格常数a=5×10-11m。求：
（1）能带宽度；
（2）能带底和能带顶的有效质量。6 原子中的电子和晶体中电子受势场作用情况以及运动情况有何不同？原子中内层电子和外层电子参与共有化运动有何不同？ 7 晶体体积的大小对能级和能带有什么影响？ 描述半导体中电子运动为什么要引入“有效质量”的概念？用电子的惯性质量描述能带中电子运动有何局限性？ 一般来说，对应于高能级的能带较宽，而禁带较窄，是否如此？为什么？
10有效质量对能带的宽度有什么影响？有人说：“有效质量愈大，能量密度也愈大，因而能带愈窄。”是否如此？为什么？ 11简述有效质量与能带结构的关系？
12对于自由电子，加速反向与外力作用反向一致，这个结论是否适用于布洛赫电子？
13从能带底到能带顶，晶体中电子的有效质量将如何变化？外场对电子的作用效果有什么不同？
14试述在周期性势场中运动的电子具有哪些一般属性？以硅的本征激发为例，说明半导体能带图的物理意义及其与硅晶格结构的联系？ 15为什么电子从其价键上挣脱出来所需的最小能量就是半导体的禁带宽度？
16为什么半导体满带中的少量空状态可以用具有正电荷和一定质量的空穴来描述？
17有两块硅单晶，其中一块的重量是另一块重量的二倍。这两块晶体价带中的能级数是否相等？彼此有何联系？ 18说明布里渊区和k空间等能面这两个物理概念的不同。
19为什么极值附近的等能面是球面的半导体，当改变存储反向时只能观察到一个共振吸收峰？
第二章 半导体中的杂质与缺陷能级
例1.半导体硅单晶的介电常数＝11.8，电子和空穴的有效质量各为＝0.97＝0.19和，＝0.16，＝0.53，利用类氢模型估计：
（1）施主和受主电离能;
（2）基态电子轨道半径解：（1）利用下式求得
和。
因此，施主和受主杂质电离能各为：
（2）基态电子轨道半径各为：
式中, 是波尔半径。
习题与思考题： 什么叫浅能级杂质？它们电离后有何特点？ 什么叫施主？什么叫施主电离？施主电离前后有何特征？试举例说明之，并用能带图表征出n型半导体。什么叫受主？什么叫受主电离？受主电离前后有何特征？试举例说明之，并用能带图表征出p型半导体。掺杂半导体与本征半导体之间有何差异？试举例说明掺杂对半导体的导电性能的影响。两性杂质和其它杂质有何异同？ 深能级杂质和浅能级杂质对半导体有何影响？ 7 何谓杂质补偿？杂质补偿的意义何在？ 说明杂质能级以及电离能的物理意义。8为什么受主、施主能级分别位于价带之上或导带之下，而且电离能的数值较小？ 纯锗、硅中掺入Ⅲ族或Ⅴ族元素后，为什么使半导体电性能有很大的改变？杂质半导体（p型或n型）应用很广，但为什么我们很强调对半导体材料的提纯？
10把不同种类的施主杂质掺入同一种半导体材料中，杂质的电离能和轨道半径是否不同？把同一种杂质掺入到不同的半导体材料中（例如锗和硅），杂质的电离能和轨道半径又是否都相同？ 11何谓深能级杂质？它们电离以后有说明特点？
12为什么金元素在锗或硅中电离后可以引入多个施主或受主能级？ 13说明掺杂对半导体导电性能的影响。14说明半导体中浅能级杂质和深能级杂质的作用有何不同？
15什么叫杂质补偿？什么叫高度补偿的半导体？杂质补偿有何实际应用？
第三章 半导体中载流子的统计分布
例1.有一硅样品，施主浓度为，已知施主电离能杂质电离时的温度。解：令和，受主浓度为，试求的施主表示电离施主和电离受主的浓度，则电中性方程为：略去价带空穴的贡献，则得：式中： 对硅材料 由题意可知
（受主杂质全部电离）,则
（1）
当施主有99%的N电离时，说明只有1%的施主有电子占据，即 ＝0.01。
＝198
，代入式（1）得：
去对数并加以整理即得到下面的方程： 用相关数值解的方法或作图求得解为： T=101.例2.现有三块半导体硅材料，已知室温下（300K）它们的空穴浓度分别为：，，。
分别计算这三块材料的电子浓度判断这三块材料的导电类型；
分别计算这三块材料的费米能级的位置。解：（1）室温时硅的根据载流子浓度积公式：，可求出
（2）, 即 即，故为p型半导体.，故为本征半导体.，即
(3)当T=300k时，由 得： 对三块材料分别计算如下：，故为n型半导体.即 p型半导体的费米能级在禁带中线下0.37eV处。
即费米能级位于禁带中心位置。对n型材料有
即对n型材料，费米能级在禁带中心线上0.35eV处。对于某n型半导体，试证明其费米能级在其本征半导体的费米能级之上。即EFn>EFi。2 试分别定性定量说明：
在一定的温度下，对本征材料而言，材料的禁带宽度越窄，载流子浓度越高；
对一定的材料，当掺杂浓度一定时，温度越高，载流子浓度越高。3 若两块Si样品中的电子浓度分别为2.25×1010cm-3和6.8×1016cm-3，试分别求出其中的空穴的浓度和费米能级的相对位置，并判断样品的导电类型。假如再在其中都掺入浓度为2.25×1016cm-3的受主杂质，这两块样品的导电类型又将怎样？ 含受主浓度为8.0×106cm-3和施主浓度为7.25×1017cm-3的Si材料，试求温度分别为300K和400K时此材料的载流子浓度和费米能级的相对位置。试分别计算本征Si在77K、300K和500K下的载流子浓度。6 Si样品中的施主浓度为4.5×1016cm-3，试计算300K时的电子浓度和空穴浓度各为多少？ 某掺施主杂质的非简并Si样品，试求EF=（EC+ED）/2时施主的浓度。半导体处于怎样的状态才能叫处于热平衡状态？其物理意义如何。9 什么叫统计分布函数？费米分布和玻耳兹曼分布的函数形式有何区别？在怎样的条件下前者可以过渡到后者？为什么半导体中载流子分布可以用玻耳兹曼分布描述？
10说明费米能级的物理意义。根据费米能级位置如何计算半导体中电子和空穴浓度？如何理解费米能级是掺杂类型和掺杂程度的标志？
11证明，在时，对费米能级取什么样的对称形式？
这个条件把电子从费米能12在半导体计算中，经常应用级统计过渡到玻耳兹曼统计，试说明这种过渡的物理意义。13写出半导体的电中性方程。此方程在半导体中有何重要意义？ 14若n型硅中掺入受主杂质，费米能级升高还是降低？若温度升高当本征激发起作用时，费米能级在什么位置？为什么？
15如何理解分布函数与状态密度的乘积再对能量积分即可求得电子浓度？
16为什么硅半导体器件比锗器件的工作温度高？
17当温度一定时，杂质半导体的费米能级主要由什么因素决定？试把强N、弱N型半导体与强P、弱P半导体的费米能级与本征半导体的费米能级比较。
18如果向半导体中重掺施主杂质，就你所知会出现一些什么效应？
第四章半导体的导电性
例1.室温下，本征锗的电阻率为47掺入锑杂质，使每，试求本征载流子浓度。若
个锗原子中有一个杂质原子，计算室温下电子，试浓度和空穴浓度。设杂质全部电离。锗原子的浓度为求该掺杂锗材料的电阻率。设变化。
。，且认为不随掺杂而解：本征半导体的电阻率表达式为：
施主杂质原子的浓度 故
其电阻率
例2.在半导体锗材料中掺入施主杂质浓度度；设室温下本征锗材料的电阻率，求所加的电场强度。，受主杂质浓，假设电，若流过子和空穴的迁移率分别为样品的电流密度为 解：须先求出本征载流子浓度
又
联立得:
故样品的电导率：
即: E=1.996V/cm
习题与思考题： 1 对于重掺杂半导体和一般掺杂半导体，为何前者的迁移率随温度的变化趋势不同？试加以定性分析。何谓迁移率？影响迁移率的主要因素有哪些？试定性分析Si的电阻率与温度的变化关系。4 证明当μn≠μp，且电子浓度，空穴浓度时半导体的电导率有最小值，并推导σmin的表达式。0.12kg的Si单晶掺有3.0×10-9kg的Sb，设杂质全部电离，试求出此材料的电导率。（Si单晶的密度为2.33g/cm3，Sb的原子量为121.8）试从经典物理和量子理论分别说明散射的物理意义。比较并区别下述物理概念：电导迁移率、霍耳迁移率和漂移迁移率。8 什么是声子？它对半导体材料的电导起什么作用？ 强电场作用下，迁移率的数值与场强E有关，这时欧姆定律是否仍然正确？为什么？
10半导体的电阻系数是正的还是负的？为什么？
11有一块本征半导体样品，试描述用以增加其电导率的两个物理过程。
12如果有相同的电阻率的掺杂锗和硅半导体，问哪一个材料的少子浓度高？为什么？
13光学波散射和声学波散射的物理机构有何区别？各在什么样晶体中起主要作用？ 14说明本征锗和硅中载流子迁移率温度增加如何变化？
15电导有效质量和状态密度有何区别？它们与电子的纵有效质量和横有效质量的关系如何？
16对于仅含一种杂质的锗样品，如果要确定载流子符号、浓度、迁移率和有效质量，应进行哪些测量？
17解释多能谷散射如何影响材料的导电性。
18为什么要引入热载流子概念？热载流子和普通载流子有何区别？
第五章 非平衡载流子
例1.某p型半导体掺杂浓度
光的照射下产生非平衡载流子,其产生率,少子寿命,在均匀, 试计算室温时光照情况下的费米能级并和原来无光照时的费米能级比较。设本征载流子浓度
.解:(1)无光照时,空穴浓度
说明无光照时,费米能级在禁带中线下面0.35eV处。（2）稳定光照后，产生的非平衡载流子为：
上面两式说明，在之下，而
在之上。且非平衡态时空穴的准费米能级和和原来的费米能级几乎无差别，与电子的准费米能级相差甚远，如下图所示。
光照前 光照后
习题与思考题 ： 何谓非平衡载流子？非平衡状态与平衡状态的差异何在？ 2 漂移运动和扩散运动有什么不同？ 漂移运动与扩散运动之间有什么联系？非简并半导体的迁移率与扩散系数之间有什么联系？平均自由程与扩散长度有何不同？平均自由时间与非平衡载流子的寿命又有何不同？ 5 证明非平衡载流子的寿命满足理意义。，并说明式中各项的物6 导出非简并载流子满足的爱因斯坦关系。7 间接复合效应与陷阱效应有何异同？ 光均匀照射在6Ωcm的n型Si样品上，电子-空穴对的产生率为4×1021cm-3s-1，样品寿命为8μs。试计算光照前后样品的电导率。9 证明非简并的非均匀半导体中的电子电流形式为。
10假设Si中空穴浓度是线性分布，在4μm内的浓度差为2×1016cm-3，试计算空穴的扩散电流密度。
11试证明在小信号条件下，本征半导体的非平衡载流子的寿命最长。12区别半导体平衡状态和非平衡状态有何不同？什么叫非平衡载流子？什么叫非平衡载流子的稳定分布？
13掺杂、改变温度和光照激发均能改变半导体的电导率，它们之间有何区别？试从物理模型上予以说明。
14在平衡情况下，载流子有没有复合这种运动形式？为什么着重讨论非平衡载流子的复合运动？
15为什么不能用费米能级作为非平衡载流子浓度的标准而要引入准费米能级？费米能级和准费米能级有何区别？
16在稳定不变的光照下，半导体中电子和空穴浓度也是保持恒定不变的，但为什么说半导体处于非平衡状态？ 17说明直接复合、间接复合的物理意义。18区别：复合效应和陷阱效应，复合中心和陷阱中心，俘获和复合，俘获截面和俘获几率。
第六章 金属和半导体接触
例1.设p型硅（如图7－2），受主浓度(1)室温下费米能级的位置和功函数
；，试求：
EV
(2)不计表面态的影响，该p型硅分别与铂和银接触后是否形成阻挡层？
若能形成阻挡层，求半导体一边势垒高度。
已知：硅电子亲合能
;
解：（1）室温下，可认为杂质全部电离，若忽略本征激发则
得：，功函数
（2）不计表面态的影响。对p型硅，当半导体，使得半导体表面势
时，金属中电子流向，使得能带向下，空穴附加能量弯，形成空穴势垒。所以，p型硅和银接触后半导体表面形成空穴势垒，即空穴阻挡层。又因铂接触后不能形成阻挡层。
（3）银和p-Si接触形成的阻挡层其势垒高度：，所以，p型硅和例2.施主浓度的n型硅（如图），室温下功函数是多少？若不考虑表面态的影响，它分别同Al、Au、Mo接触时，是形成阻挡层还是反阻挡层？硅的电子亲合能取4.05eV。设。，解：设室温下杂质全部电离： 则
即
n-Si 的功函数为：
已知：，，故二者接触形成反阻挡层。显然，故Au 与n-Si接触，Mo与n-Si接触均形成阻挡层。
习题与思考题： 什么是功函数？哪些因数影响了半导体的功函数？什么是接触势差？ 什么是Schottky势垒？影响其势垒高度的因数有哪些？ 什么是欧姆接触？形成欧姆接触的方法有几种？试根据能带图分别加以分析。什么是镜像力？什么是隧道效应？它们对接触势垒的影响怎样的？ 施主浓度为7.0×1016cm-3的n型Si与Al形成金属与半导体接触，Al的功函数为4.20eV，Si的电子亲和能为4.05eV，试画出理想情况下金属-半导体接触的能带图并标明半导体表面势的数值。6 分别分析n型和p型半导体形成阻挡层和反阻挡层的条件。7 试分别画出n型和p型半导体分别形成阻挡层和反阻挡层的能带图。什么是少数载流子注入效应？ 某Shottky二极管，其中半导体中施主浓度为2.5×1016cm-3，势垒高度为0.64eV，加上4V的正向电压时，试求势垒的宽度为多少？ 10试根据能带图定性分析金属-n型半导体形成良好欧姆接触的原因。
11金属和半导体的功函数是如何定义的？半导体的功函数与哪些因素有关？
12说明金属–半导体接触在什么条件下能形成接触势垒（阻挡层）？分析n型和p型半导体形成阻挡层和反电阻率的条件？ 13分别画出n型和p型半导体与金属接触时的能带图？
14半导体表面态是怎样影响势垒高度的？分别讨论受主型表面态和施主型表面态的影响。
15什么叫欧姆接触？实现半导体–金属的欧姆接触有几种方法？简要说明其物理原理。
16应该怎样制作n型硅和金属铝接触才能实现（1）欧姆接触；（2）整数接触。
17试比较p–n结和肖特基结的主要异同点。指出肖特基二极管具有哪些重要特点。
18为什么金属–半导体二极管（肖特基二极管）消除了载流子注入后的存贮时间？
19为什么对轻掺杂的p型半导体不能用四探针方法测量其电阻率？对轻掺杂的n型半导体如何分析其物理过程。20什么叫少数载流子注入效应？
21镜像力和隧道效应是如何影响金属–半导体接触势垒的？ 22比较扩散理论和热电子反射理论在解决肖特基二极管整流特性时其主要区别在什么地方？
23金属与重掺杂的半导体接触能够形成欧姆接触，说明其物理原理。
第七章 半导体表面与MIS结构
例1.设在金属与n型半导体之间加一电压，且n-Si接高电位，金属接低电位，使半导体表面层内出现耗尽状态。
(1)求耗尽层内电势V(x)；
(2)若表面势尽层厚度。设，；外加电压5V, 施主浓度，求耗解：（1）根据耗尽层近似，即假设空间电荷层的电子都已全部耗尽，电荷全由已电离的施主杂质构成，设掺杂是均匀的，则空间电荷层的电荷密度，故泊松方程可写为： 设
为耗尽层宽度，则因半导体内部场强为零，有：
设体内电势为0，即 中时，即为。，积分上式得；式（2）当加电压为时，表面势由Vs提高为Vs＋V，所以，外加电压为V后，例2.试导出使表面恰为本征时表面电场强度，表面电荷密度和表面层电容的表示式（设p型硅情形）。
解：
当表面恰为本征时，即Ei在表面与EF重合 所以 Vs=VB
设表面层载流子浓度仍遵守经典统计。则
表面恰为本征 故
但
取对数即得：
F函数：p型硅，且
故，因此：
习题与思考: 解释什么是表面积累、表面耗尽和表面反型？ 在由n型半导体组成的MIS结构上加电压VG，分析其表面空间电荷层状态随VG变化的情况，并解释其C－V曲线。3 试述影响平带电压VFB的因素。4 什么是空间电荷区？如何才能在半导体表面形成正的空间电荷区和负的空间电荷区？ 说明表面势的物理意义，如何才能保证
和
？ 为什么半导体的表面会发生弯曲？说明能带向上弯和向下弯的条件？ 能带弯曲以后形成电子势垒还是空穴势垒，如何判断之。在能带图上讨论n型半导体和表面空间电荷的关系。半导体表面积累、耗尽、本征和反型的物理意义是什么？分析n型半导体和p型半导体形成上述几种状态的条件，以图示意之。9 为什么二氧化硅层下面的p型硅表面有自行变为n型半导体的倾向？
10分别对n型衬底和p型衬底MOS结构，画出在外加偏压条件下MOS结构中对应于载流子在积累、耗尽、强反型时能带和电荷分布图。11画出MOS结构的等效电路，写出MOS的电容表达式（包括归一化电容的表达式）。
设在实际MOS结构中存在可动离子，固定电荷和金–半功函数差，说明每种情况对MOS结构C–V特性的影响。
12在忽略界面态影响情况下，可以用什么实验方法测量MOS结构氧化层中固定电荷与可动电荷，说明试验方法及有关公式。
13用耗尽近似方法推导半导体表面耗尽层的表面势，厚度和空间表面电荷的表示式。14何谓异质结？异质结如何分类？试以锗和砷化镓为例，说明异质结的表示法。
15何谓突变异质结和缓变异质结？它们与同质的突变p–n结和缓变p–n结有何区别？
16以晶格常数为a的金刚石结构为例，计算（111），（110），（100）的悬挂键密度，并比较其大小。
17如何区分界面的原子面密度和悬挂键面密度，是否原子面密度大的悬挂键面密度一定大？
18比较异质结与同质结的不同。根据异质结的独特性质，说明异质结的应用。
19为什么异质结的电流输运机构比同质结复杂得多？
第十章半导体的光学性质和光电与发光现象
习题与思考: 什么是电导？说明复合效应和陷阱效应对光电导的影响？ 2 区别直接跃迁和间接跃迁（竖直跃迁和非竖直跃迁）。3 什么是声子？它对半导体吸收特性起什么作用？ 使半导体材料硅、锗和砷化镓在光照下能够产生电子–空穴对的光最大波长为多少？ 半导体对光的吸收有哪几种主要过程？哪些过程具有确定的长波吸收限？写出对应的波长表示式。哪些具有线状吸收光谱？哪些光吸收对光电导有贡献？ 6 本征吸收中电子吸收光子时，可能出现哪几种跃迁方式？它们有何不同？各在什么样的半导体中容易发生？试举一、二例说明。7 什么是半导体的自由载流子光吸收？分别用经典理论和量子理论说明，并简要讨论其结果。
（1）写出p–n结光电二极管的伏安特性方程并画出对应的特性曲线；
（2）p–n结光电二极管的电流相应于正偏置还是反偏置的二极管电流；
（3）对于不同能量的光照，其曲线如何变化？ 8 要产生激光发射，为什么需要对半导体重掺杂？ 9 解释p型半导体霍耳系数改变符号的原因。10区别：电导迁移率、漂移迁移率和霍耳迁移率。
11何谓霍耳角？与磁感应强度和载流子迁移率的关系如何？ 12为什么半导体的霍耳效应比金属大的多？
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