半导体器件物理——总结篇
半导体,器件物理,学习
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6 分钟
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这一部分终于更新完了，没想到最后写了这么多。为了更方便的理清半导体器件物理的内容，我做了一个很简略的思维导图，思维导图里有着跳转到每一篇文章的链接。我使用的是xmind软件做的思维导图，xmind文件和pdf文件我一并打包好放到了链接里，有需要的可以下载。

链接：https://pan.baidu.com/s/1mbl0oGNAF7bpmXV6sQcGBQ
提取码：rain

下面是这个思维导图的大纲。

半导体物理部分

晶体和半导体

  • 晶体结构——单晶/多晶/非晶
  • 半导体的载流子——电子和空穴
  • 半导体/导体/绝缘体能带特点

掺杂半导体

  • N型半导体

    • 自由电子+正电中心

  • P型半导体

    • 自由空穴+负电中心

  • 拓展

    • 电子杀手/空穴杀手

费米能级及载流子分布

  • 费米分布

  • 玻尔兹曼分布

$$
E-E_F\gg k_0T
$$

  • 载流子分布

    • 分布函数*状态密度

  • 禁带变窄效应

漂移运动和扩散运动

  • 热运动

  • 漂移运动

    • 电场引起的运动

    • 散射

      • 电离杂质散射
      • 晶格振动散射

    • 迁移率

  • 扩散运动

    • 浓度梯度引起的运动
    • 扩散系数

产生和复合

  • 非平衡载流子的产生

    • 电中性条件下，Δn=Δp
    • 光注入/电注入等
    • 非平衡载流子——准费米能级

  • 非平衡载流子的复合

    • 复合寿命

    • 复合机制

      • 直接复合
      • 间接复合

    • 陷阱效应

连续性方程

  • 漂移扩散电流

  • 爱因斯坦关系式

    • 给出了迁移率和扩散系数的关系

  • 连续性方程

    • 单位时间内载流子的变化等于产生的载流子减去复合的载流子

半导体器件部分

结型器件

  • PN结

    • 平衡状态下的PN结

      • 电场电势分布

      • 势垒区、空间电荷区、耗尽区

        • 耗尽区并不是说没有载流子，而是载流子浓度相比于掺杂浓度很低

    • 反偏特性

      • C-V曲线

    • 正偏特性

      • I-V曲线

        • IV曲线还包括反偏的部分

      • 电容包括势垒电容和扩散电容

      • 电荷存储

        • 电流I和存储电荷Q总是通过一个电荷存储时间联系在一起的

    • 应用

      • 太阳能电池

        • 光注入+电注入

      • 发光二极管

        • 辐射复合

      • 二极管激光器

        • 受激发射
        • 粒子数分布反转

      • 光电二极管

        • 光照射反向偏置的PN结

  • BJT

    • 电流特性

      • 结构及特点

        • 多子和少子共同作用

      • 集电极电流

      • 基极电流

    • 电流增益

      • 共基极电流增益α

      • 共射极电流增益β

      • 提升增益的方法

        • 没有一种方法是十全十美的，将改善方法与这些方法导致的问题一起记忆，将更容易理解

      • 发射区带隙变窄

      • 异质结BJT

      • 多晶硅发射区

      • 增益在高Ic和低Ic时的下降

        • 高Ic——大注入效应
        • 低Ic——空间电荷区电流

      • 基区宽度调制

    • 动态特性

      • 渡越时间与电荷存储

        • 与PN结类似

      • 内建基区电场

      • Kirk效应

        • 耗尽区不再“耗尽”

      • 小信号模型

  • 金半接触

    • 肖特基接触

      • 功函数与亲和能

      • Schottky势垒

        • 这是由功函数引起的，不可避免

      • 费米钉扎效应

      • 热发射理论

        • 核心思想：电子平均运动速度只受温度影响，不受外界电压影响

      • IV特性

    • 欧姆接触

      • 利用隧穿效应

场效应器件

  • MOS

    • 工作状态

      • 平带状态

      • 表面积累

      • 表面耗尽

      • 强反型临界状态

        • 阈值电压

      • 强反型状态

    • C-V特性

      • CV特性
      • 多晶硅栅的耗尽

      • 量子力学效应

        • 反型层厚度
        • 能级量子化

    • 应用

      • CCD成像传感器

        • 利用MOS电容产生反型速度慢的特点

  • MOSFET

有问题可以留言哦~ 觉得有帮助也可以投喂一下博主，感谢~
文章链接：https://www.corrain.top/semiconductor-physics/
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半导体器件物理

评论

  1. Nuts-sugar
    7月前
    2023-2-26 0:50:04

    写的很棒！mark啦~

    • Corrain
      博主
      Nuts-sugar
      7月前
      2023-2-26 22:35:26

      谢谢夸奖！

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