绝缘体

半导体物理名词解释

发布时间:2023/11/30 14:34:02   
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以下是我在学习半导体物理中总结的一些名词解释,希望对学习该门课程的同学有所帮助。因为是我自己积累的,难免会有不对的地方,欢迎指出修改。

1.空:种假想粒,代表了半导体中近满带价带中空着的状态,具有正电电荷和正有效质量,描述了半导体近满带中量电的整体为。

2.有效质量:半导体晶体中电的表观质量,具有质量的量纲。其物理意义在于概括了半导体内部势场的作,使得在分析半导体中电在外作下的规律时可以不考虑内部势场的作,简化了分析,同时,电的有效质量可以通过回旋共振测出。

3.替位式杂质和间隙式杂质:杂质原进晶体后,若取代晶格格点上的原,称为替位式杂质;若挤原与原之间的空隙,则称为间隙式杂质。

4.施主杂质和受主杂质:电离出导电电,且成为正电中的杂质,称为施主杂质;电离出导电空,且成为负电中的杂质,称为受主杂质。

5.杂质电离能:使电/空脱离施主/受主杂质的束缚,成为导电电/空所需要的能量。施主能级和受主能级:被施主杂质束缚的电所处在的能量状态,称为施主能级;被受主杂质束缚的空所处在的能量状态,称为受主能级。

6.波函数的形式和物理意义:形式物理意义在于:波函数模的大小代表了该处电出现的概率,表示了晶体中的电是以被调幅的平波在晶体中传播。

7.单电近似:晶体中的电子是在严格周期性重复排列的原核的势场和大量其他电子的平均势场中运动,这个势场也是周期性的,且同晶格同周期。

8.共有化运动:由于电壳层的交叠,晶体中的电不再局限于某个原上,而是可以从晶胞中某点运动到其他晶胞相似的壳层对应点上,从而可以在整个晶体中运动。组成晶体原的外层电子共有化较强,其为与由电类似,称为准自由电子;内层电的共有化运动较弱,其为与孤原中的电类似。

9.杂质的补偿作:同时存在施主杂质和受主杂质时,施主能级上的电能够优先填充受主能级,此时有效杂质浓度为两者之差。

10.简并半导体和简并半导体:载流分布服从玻尔兹曼统计律的半导体,称为简并导体;服从费统计律的半导体,称为简并半导体。

11.简并半导体的热平衡判据:

12.强电场效应:在电场强度够时,载流的平均漂移速度与电场强度关系脱离线性关系,此时迁移率不再是常数,是随电场强度变化变化,当电场强度进步增加时,平均漂移速度达到饱和。

13.热平衡态和平衡态:在定温度下的半导体,载流的复合和产达到动态平衡,此时载流的净产或是净复合的状态,称为热平衡态;半导体的热平衡态被打破,载流的复合与产不再动态平衡,存在载流的净产或是净复合的状态,称为平衡态。

14.本征激发:在某温度下,价带电受热激发跃迁导带,成为导带电,同时在价带留下导电空的过程,称为本征激发。

15.光注:光照在热平衡半导体上,使之产平衡载流的过程,产的平衡空与平衡数量是相等的。

16.准热平衡态:平衡态体系中,通过载流与晶格相互作,导带电体系和价带空体系分别很快与晶格达到平衡的状态,即个能带内达到热平衡导带和价带之间不是热平衡。

17.直接复合和间接复合:电直接从导带跃迁价带与空复合的过程,称为直接复合;导带电和价带空通过禁带中的能级进复合的过程,称为间接复合。

18.电离杂质散射和晶格振动散射:杂质电离后成为正电或负电中对载流的运动产影响,且与电离浓度和温度有关,称为电离杂质散射;由于晶格热振动对载流的运动产影响,称为晶格振动散射,分为光学波散射和声学波散射,与温度有关。

19.扩散长度和牵引长度:平衡载流通过扩散运动,深样品的平均距离,称为扩散长度;平衡载流在电场作下,通过漂移运动,在寿命时间内所漂移的距离,称为牵引长度。

20.小注和注:注产的非平衡少数量远小于多数量,称为小注;注产的平衡少数量于或等于多浓度。

21.半导体的功函数和电亲和能:处于费能级上电跃迁真空能级中所需要的能量,称为半导体的功函数;半导体导带底上的电跃迁真空能级中所需要的能量,称为半导体的电亲和能。

22.表态:由于晶格周期性在表处被破坏,或是表存在杂质或缺陷在半导体表处的禁带中引的表状态,其对应的能级为表能级。若该能级被电占据时呈电中性,失去电后呈正电性,则称为施主表态;若该能级空着时呈电中性,得到电后呈负点性,则称为受主表态。

23.复合中和陷阱中:对平衡载流的复合起促进作,对半导体的导电类型和载治浓度没有影响的杂质,称为复合中;对平衡载流的复合起阻得作的杂质或缺陷,称为陷阱中。

24.准费能级:处于平衡状态下的半导体,导带与价带不再具有统的费能级,但分别就导带电和价带空,又是处在各的平衡状态,从引导带费能级和价带费能级,即为局部费能级。

25.欧姆接触和整流接触:不产明显附加阻抗,且不会对半导体内部载流浓度发显著改变的擒与半导体接触产的结构,称为欧姆接触;产明显附加阻抗起到整流作的属与半导体相接触形成的结构,具有单向导由性,也称为肖特基接触。

26.硅和锗的能带结构:硅的导带结构:导带极值位于向的布渊区中到布渊区边界的0.85倍处。锗的导带结构:长轴沿向上八个半个旋转椭球等能,沿旋转轴向不样,旋转椭球中心恰好位于第布渊区边界上。硅与锗价带结构类似:存在三种空带,分别为重空带,轻空带和由于旋—轨道耦合产的第三能带。

27.深能级杂质和浅能级杂质:杂质能级位于半导体禁带中远离导带底(施主)或价带顶(受主),即杂质电离能很的杂质,称为深能级杂质;反之称为浅能级杂质。

28.散射率:单位时间内单个电的散射次数。

29.热载流:半导体处于强场中时,电的平均能量高于晶格平均能量,以温度度量,则电平均温度于晶格平均温度,因此称强场中电为热载流。

30.少寿命:平衡少在半导体中存在的平均时间,即产平衡少的因素去除后,平衡少的浓度衰减初始浓度的1/e倍所需的时间。

31.多数载流和少数载流:半导体输运过程中起主要作的载流,称为多数载流,如n-si中的电;起次要作的载流,称为少数载流,如n-si中的空。

32.回旋共振:导体中的电在恒定磁场中受洛仑兹作将作回旋运动,此时在半导体上再加垂直于磁场的交变磁场,当交变磁场的频率等于电的回旋频率时,将发强烈的共振吸收现象,称为回旋共振。

33.直接带隙与间接带隙半导体:若导带极值与价带极值位于K空间同位置处,则称为直接带隙半导体,若不为同位置,则称为间接带隙半导体。

34.镜像和隧道效应:属与半导体相接触时,半导体中的电荷在属表感应出带电符号相反的电荷,同时半导体中的电荷要受到属中感应电荷的库仑吸引力,称此为镜像里;能量低于势垒顶的电有定概率穿过这个势垒的现象,称为隧道效应。穿透的概率与电能量和势垒厚度有关。

35..霍耳效应:通过电流的导体放均匀磁场中,若磁场与电流的向相垂直,则在磁场的作下,载流的运动向发偏转。这样在垂直于电流和磁场的方向上就会形成电荷积累,出现电势差的现象,称为霍效应。

36.费米分布:费米子(电子)在平衡态时的分布,其物理意义是在温度T时,电占据能量为E的状态的概率或能量为E的状态上的平均电数。

37.多能散射:某能中的电受到够的能量后跃迁到另一能中,同时其准动量有较大改变,伴随散射时会吸收或发射个声子。

38.费能级:T=0K时,电子系统中电占据态和未占据态的分界线,标志电填充平。

原子热振动的一种描述。从整体上看、处于格点上的原子的热振动可描述成类似于机械波传播的结果、这种波称为格波。

金刚石结构是一种由相同原子构成的复式晶体,它是由两个面心立方晶胞沿立方

体的空间对角线彼此位移四分之一空间对角线长度套构而成。每个原子周围都有4个最近邻的原

子,组成一个正四面体结构。

在倒格空间中,选取一倒格点为原点,原点与其它倒格点连线的垂直平分面的连线所组成的区域称为布里渊区。

状态密度是将能带分为一个一个能量很小的间隔来处理,假定在能带中能量E~(E+dE)之间无限小的能量间隔内有dZ个量子态,则状态密度g(E)为g(E)=dZ/dE

问:用能带论解释金属、半导体和绝缘体的导电性

按照能带理论,物质的核外电子有不同的能量,有核外电子的能量把它分为3种能带:导带,禁带,满带(价带)。

导体:系统处于基带无法将能带填满,所以导体带电。

绝缘体:系统可以填满整个能带,所以不导电。但是它的禁带更大。

半导体:系统可以填满整个能带,不导电,与绝缘体的区别是半导体的禁带小。在一定温度下,有少量电子可被激发到导带,即本征激发的过程,此时满带不满,这时半导体就会导电。



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