蒋玉龙教授-半导体物理复习大纲

1/13半导体物理期末复习大纲主讲人：蒋玉龙微电子学楼312室，65643768Email:[e-mail]重要公式kTDqμ=dxdnqDJnn=扩EqnJnnμ=漂dxdpqDJpp−=扩EqpJppμ=漂dxdEnJFnnμ=⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛=2lniDADnNNqkTV⎥⎦⎤⎢⎣⎡=kTxqVnxnp)(exp)(0⎥⎦⎤⎢⎣⎡−=kTxqVpxpp)(exp)(0pn结3/13重要公式()1/202DrVVdqNεε−⎛⎞⎜⎟⎝⎠＝突变结耗尽近似⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛−−Δ=ΔpnnLxxxpxpexp)()(⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛+−Δ=ΔnppLxxxnxnexp)()(⎥⎦⎤⎢⎣⎡−⎟⎠⎞⎜⎝⎛=Δ1exp)(0kTqVpxpnn⎥⎦⎤⎢⎣⎡−⎟⎠⎞⎜⎝⎛=−Δ1exp)(0kTqVnxnpp⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛+=AninDpipsNLnqDNLnqDJ22⎥⎦⎤⎢⎣⎡−⎟⎠⎞⎜⎝⎛=1expkTqVJJsAipNnn20=DinNnp20=pn结4/13重要公式χφ−=mnsWq()2102⎥⎦⎤⎢⎣⎡−=VVqNdDDrεε()()[]1expexp)0()()(2*−−=+=→→kTqVkTqTAJVJVJnssmmsφ金半接触5/13重要公式qEEVibiss−−=⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛±=00,)(2)(ppDpnkTxqVFqLkTxE2/1022⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛=psDpqkTLε2/100001exp1exp,⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧⎥⎦⎤⎢⎣⎡−−⎟⎠⎞⎜⎝⎛+⎥⎦⎤⎢⎣⎡−+⎟⎠⎞⎜⎝⎛−=⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛kTqVkTqVpnkTqVkTqVpnkTqVFpppp1/200022lim1spsssFBVsDpDndQCdVLpLεε→⎛⎞==+≈⎜⎟⎜⎟⎝⎠2/1max22⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛=ABsNVqdε半导体表面与MIS结构6/13111GoxsmsoxsdVdVdVCdQdQdQCC==+=+重要公式2121⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛+=sAoxoxoxFBNqkTdCCεε2/12minln411'oxiAAssoxoxdnNNqkTCC⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛+=εεε∫−−−=oxdoxoxoxfmsFBdxxdxCCQVV0)(1ρ半导体表面与MIS结构7/13重要基础知识rxdxxVdεερ022)()(−=rSQsdEεε0=⋅∫∫KKdCrεε0=∫−=dxxEV)(玻尔兹曼统计()()DAxqNNpnρ+−=−+−耗尽近似()22)(nbpnbpqARH+−=AHpHnH==⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛=⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛μμμμμμ8/13++++++++--------PNVV=0EcpEcnEvpEvnEfpEfnqVD+-++++----PNVV0EcpEcnEvpEvnEfpEfnqVq(VD–V)++++++++++++------------PN-+VV0EcpEcnEvpEvnEfpEfnqVq(VD-V)pp0nn0np0pn0-XpXnXp(x)n(x)pp0nn0np0pn0-XpXnXpp0nn0np0pn0-XpXnX－非平衡p-n结的能带图－电压完全降在势垒区非平衡p-n结的能带图重要物理图象9/13重要物理图象p-n结中的电场和电势分布xΕ(x)-XpXnΕmax++++++++--------E-xpxn中性区扩散区耗尽区扩散区中性区P型N型四种电流的动态平衡10/13金半接触电势差和肖特基势垒的形成（WmWs）msmsWWqV−=mssmsWWqVqV−=+χφ−=mnsWqsmDWWqV−=接触电势差肖特基势垒'smmsVVV−=mV'sV'0smmsVVV−=msV1D↓D0→D0=D↑==εσDVEms表面势：半导体表面和体内的电势差重要物理图象11/13半导体表面层的五种基本状态金属欧姆接触d0P-半导体绝缘层()⎩⎨⎧⎥⎦⎤⎢⎣⎡−+⎟⎠⎞⎜⎝⎛−=∝∝1expkTqVkTqVVFEQsssss2/1001exp⎪⎭⎪⎬⎫⎥⎦⎤⎢⎣⎡−−⎟⎠⎞⎜⎝⎛+kTqVkTqVpnsspp()kTqVs2exp−2/1⎟⎠⎞⎜⎝⎛kTqVs()kTqVs2exp重要物理图象12/13’MIS电容的C－V特性重要物理图象CVCiCVCi13/13重要物理图象异质结的能带图1χ1W1gE1vE1cE1FEvEΔ1δcEΔ2vE2FE1cE2W2χ2gE2δ真空能级1χ1W1gE1vE1cE1FE真空能级vEΔcEΔ2vE2FE1cE2W2χ2gE2DqV1DqV0x2xDqV凹口尖峰1x14/13复习提示•讲义、视频必看•书本、作业通读有帮助•基本常数、核心公式、重要物理图像要记牢•各个概念、基础物理常识要熟悉•该理解的要自己推导一遍，理顺思路•上课只讲n（p）型Si的内容，最好自己推导对应的p（n）型Si的内容。•复习大纲只是重点提示，考试内容则覆盖全部授课内容。