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。
第6章 p-n结
1、一个Ge突变结的p区n区掺杂浓度分别为N
A=1017
cm-3
和N
D=5
´1015
cm-3
，
求该pn结室温下的自建电势。
解：pn结的自建电势结的自建电势
2(ln)DA
D
iNNkT
V
qn=
已知室温下，0.026kT
=
eV，Ge的本征载流子密度133
2.410 cm
in-
=´
代入后算得：1517
13251010
0.026ln0.36
(2.410)DVV´´
=´=
´
4.4.证明反向饱和电流公式（证明反向饱和电流公式（证明反向饱和电流公式（6-356-356-35）可改写为）可改写为）可改写为
2
0
211
()
(1)i
s
nnppbkT
J
bqLLs
ss=+
+
式中n
pbm
m=，
ns和
ps分别为n型和p型半导体电导率，
is为本征半导体电导率。
证明：将爱因斯坦关系式
ppkTD
qm=
和
nnkTD
qm=
代入式（式（6-356-356-35））得
00
00()pnp
n
Spnnp
npnppnnp
JkTnkTpkT
LLLLm
m
mm
mm=+=+
因为
0
02
i
p
pn
n
p=
，
0
02
i
n
nn
p
n=
，上式可进一步改写为，上式可进一步改写为
00221111
()()
Snpinpi
npppnnnppnJkTnqkTn
LpLnLLmmmm
mmss=+=+
又因为又因为
()
iinpnqsmm
=+
22222222
()(1)
iinpipnqnqbsmmm
=+=+ 即
22
2
22222
()(1)ii
i
nppn
qqbss
mmm==
++
将此结果代入原式即得证将此结果代入原式即得证 2
2
22221111
()()
(1)(1)npi
i
S
pnppnnppnqkT
bkT
J
qbLLqbLLmms
s
mssss=+=××+
++
注：严格说，迁移率与杂质浓度有关，因而同种载流子的迁移率在掺杂浓度不同的p区和n
区中并不完全相同，因而所证关系只能说是一种近似。
5.一硅突变pn结的n区r
n=5
W×cm，t
p=1
ms；p区r
p=0.1
W×cm，t
半导体器件物理 教案 课件 PPT
第一章：半导体简介
1.1 半导体的定义与特性
1.2 半导体材料的分类与应用
1.3 半导体的导电机制
第二章：PN结与二极管
2.1 PN结的形成与特性
2.2 二极管的结构与工作原理
2.3 二极管的应用电路
第三章：晶体三极管
3.1 晶体三极管的结构与类型
3.2 晶体三极管的工作原理
3.3 晶体三极管的特性参数与测试
第四章：场效应晶体管
4.1 场效应晶体管的结构与类型
4.2 场效应晶体管的工作原理
4.3 场效应晶体管的特性参数与测试
第五章：集成电路
5.1 集成电路的基本概念与分类
5.2 集成电路的制造工艺
5.3 常见集成电路的应用与实例分析
第六章：半导体器件的测量与测试 6.1 半导体器件测量基础
6.2 半导体器件的主要测试方法
6.3 测试仪器与测试电路
第七章：晶体二极管的应用
7.1 二极管整流电路
7.2 二极管滤波电路
7.3 二极管稳压电路
第八章：晶体三极管放大电路
8.1 放大电路的基本概念
8.2 晶体三极管放大电路的设计与分析
8.3 晶体三极管放大电路的应用实例
第九章：场效应晶体管放大电路
9.1 场效应晶体管放大电路的基本概念
9.2 场效应晶体管放大电路的设计与分析
9.3 场效应晶体管放大电路的应用实例
第十章：集成电路的封装与可靠性
10.1 集成电路封装技术的发展
10.2 常见集成电路封装形式与特点
10.3 集成电路的可靠性分析与提高方法
第十一章：数字逻辑电路基础
11.1 数字逻辑电路的基本概念
11.2 逻辑门电路及其功能 11.3 逻辑代数与逻辑函数
第十二章：晶体三极管数字放大器
12.1 数字放大器的基本概念
12.2 晶体三极管数字放大器的设计与分析
12.3 数字放大器的应用实例
第十三章：集成电路数字逻辑家族
13.1 数字逻辑集成电路的基本概念
13.2 常用的数字逻辑集成电路
半导体物理教案－22
1 §6.3 单边突变结
一、零偏置状态下的突变结
1、势垒区的电荷密度
在pn结势垒区中，在耗尽层近似以及杂质完全电离的情况下，空间电荷区中的电荷全部由电离施主和电离受主组成。其中靠近n区一侧的电荷密度完全由施主浓度决定，靠近p区一侧的电荷密度完全由受主浓度所决定。对突变结来说，n区有均匀施主杂质浓度ND，p区有均匀受主杂质浓度NA，若正负空间电荷区的宽度分别为xn和xp，且取交界面为x=0，如图6-10所示，则势垒区的总宽度XD = xn + xp，而正负空间电荷区的电荷密度分别为
(x)=－qNA (－xp< x < 0)
(x)=qND (0< x < xn)
为满足电中性条件，势垒区内正负电荷总量须相等，即
qNAxp=qNDxn=Q
Q就是势垒区单位面积上积累的空间电荷数。此关系表明，势垒区正负空间电荷区的宽度与其杂质浓度成反比，势垒区主要在杂质浓度低的一边扩展。
2、势垒区的电场
突变结势垒区内的泊松方程为
)0()(0212xxqNdxxVdprA
)0()(0222nrDxxqNdxxVd
式中V1(x)、V2(x)分别是负、正空间电荷区中各点的电势。为了了解pn结两边电场随x变化的情况，将以上两式分别从-xp到x和从xn到x积分一次，并注意到E=–dV/dx，即得
)()()(011prApxxqNxExE
)()()(022nrDnxxqNxExE
因为电场集中在势垒区内，势垒区外电场为零，即E1(-xp)=0
E2(xn)=0，所以，由以上两式知pn结两侧的电场分布分别为
)0()()(01xxxxqNxEpprA
)0()()(02nnrDxxxxqNxE
以上两式表明，在零偏置状态下的突变结势垒区中，电场强度是位置x的线性函数。电场方向从n区指向p区。在x=0处，
