半導(dǎo)體物理名詞解釋總結(jié)

半導(dǎo)體物理名詞解釋

1. 有效質(zhì)量：a 它概括了半導(dǎo)體內(nèi)部勢場的作用，使得在解決導(dǎo)體中電子在外力作用下的

運動規(guī)律時，可以不涉及半導(dǎo)體內(nèi)部勢場的作用 b 可以由實驗測定，因而可以很方便

的解決電子的運動規(guī)律

2. 空穴： 定義 價帶中空著的狀態(tài)看成是帶正電荷的粒子，稱為空穴

意義 a 把價帶中大量電子對電流的貢獻僅用少量的空穴表達出來 b金屬中

僅有電子一種載流子，而半導(dǎo)體中有電子和空穴兩種載流子，正是這兩種載流子的相互作用，

使得半導(dǎo)體表現(xiàn)出許多奇異的特性，可用來制造形形色色的器件

3. 理想半導(dǎo)體（理想與非理想的區(qū)別）：a 原子并不是靜止在具有嚴格周期性的晶格的格

點位置上，而是在其平衡位置附近振動 b 半導(dǎo)體材料并不是純凈的，而是含有各種雜

質(zhì) 即在晶格格點位置上存在著與組成半導(dǎo)體材料的元素不同其他化學元素的原子c

實際的半導(dǎo)體晶格結(jié)構(gòu)并不是完整無缺的，而存在著各種形式的缺陷

4. 雜質(zhì)補償：在半導(dǎo)體中，施主和受主雜質(zhì)之間有相互抵消的作用通常稱為雜質(zhì)的補償作

用

5. 深能級雜質(zhì)：非Ⅲ、Ⅴ族雜質(zhì)在硅、鍺的禁帶中產(chǎn)生的施主能級距離導(dǎo)帶較遠，他們產(chǎn)

生的受主能級距離價帶也較遠，通常稱這種能級為深能級，相應(yīng)的雜質(zhì)為深能級雜質(zhì)

6. 簡并半導(dǎo)體：當E-E》kT不滿足時，即f（E）《1，[1-f（E）]《1的條件不成立時，

Fo

就必須考慮泡利不相容原理的作用，這時不能再應(yīng)用玻耳茲曼分布函數(shù)，而必須用費米

分布函數(shù)來分析導(dǎo)帶中的電子及價帶中的空穴的統(tǒng)計分布問題。這種情況稱為載流子的

簡并化，發(fā)生載流子簡并化的半導(dǎo)體被稱為簡并半導(dǎo)體（當雜質(zhì)濃度超過一定數(shù)量后，

載流子開始簡并化的現(xiàn)象稱為重摻雜，這種半導(dǎo)體即稱為簡并半導(dǎo)體

7. 熱載流子：在強電場情況下，載流子從電場中獲得的能量很多，載流子的平均能量比熱

平衡狀態(tài)時的大，因而載流子與晶格系統(tǒng)不再處于熱平衡狀態(tài)。溫度是平均動能的量度，

既然載流子的能量大于晶格系統(tǒng)的能量，人們便引入載流子的有效溫度T來描寫這種

e

與晶格系統(tǒng)不處于熱平衡狀態(tài)時的載流子，并稱這種狀態(tài)載流子為熱載流子

8. 砷化鎵負阻效應(yīng)：當電場達到一定値時，能谷1中的電子可從電場中獲得足夠的能量而

開始轉(zhuǎn)移到能谷2，發(fā)生能谷間的散射，電子的動量有較大的改變，伴隨吸收或發(fā)射一

個聲子。但是，這兩個能谷不是完全相同的，進入能谷2的電子，有效質(zhì)量大為增加，

遷移率大大降低，平均漂移速度減小，電導(dǎo)率下降，產(chǎn)生負阻效應(yīng)

9. 準費米能級：統(tǒng)一的費米能級是熱平衡狀態(tài)的標志。當外界的影響破壞了熱平衡，使半

導(dǎo)體處于非平衡狀態(tài)時，就不再存在統(tǒng)一的費米能級。但是可以認為，分別就導(dǎo)帶和價

帶中的電子講，他們各自基本上處于平衡狀態(tài)，導(dǎo)帶與價帶之間處于不平衡狀態(tài)。因為

費米能級和統(tǒng)計分布函數(shù)對導(dǎo)帶和價帶各自仍是適用的，可以引入導(dǎo)帶費米能級和價帶

費米能級，它們都是局部的費米能級。稱為“準費米能級”

10. 陷阱中心：半導(dǎo)體處于熱平衡狀態(tài)時，無論是施主、受主、復(fù)合中心或是任何其他的雜

質(zhì)能級上，都具有一定數(shù)目的電子，它們由平衡時的費米能級及分布函數(shù)所決定。實際

上，能級中的電子是通過載流子的俘獲和產(chǎn)生過程與載流子之間保持著平衡的。當半導(dǎo)

體處于非平衡狀態(tài)，出現(xiàn)非平衡載流子時，這種平衡遭到破壞，必然引起雜質(zhì)能級上電

子數(shù)目的改變。如果電子增加，說明能級具有收容部分非平衡電子的作用，若是電子減

少，則可以看成能級具有收容空穴的作用。雜質(zhì)能級的這種積累非平衡載流子的作用稱

為陷阱效應(yīng)，把有顯著陷阱效應(yīng)的雜質(zhì)能級稱為陷阱，相應(yīng)的雜質(zhì)和缺陷為陷阱中心

11. 理想pn結(jié)模型：

a 小注入條件——注入的少數(shù)載流子濃度比平衡多數(shù)載流子濃度小的多

b 突變耗盡條件—— 外加電壓和接觸電勢差都降落在耗盡層上，耗盡層中的電荷由

1

電離施主和電離受主的電荷組成。耗盡層外的半導(dǎo)體是電中性的。因此，注入的少數(shù)載流子

在p區(qū)和n區(qū)是純擴散運動

c 通過耗盡層的電子和空穴電流是常量，不考慮耗盡層中載流子的產(chǎn)生及復(fù)合作用

d 玻耳茲曼邊界條件——在耗盡層兩端。載流子分布滿足玻耳茲曼統(tǒng)計分布

12. 勢壘電容：在外加正向偏壓增加時，將有一部分電子和空穴“存入”勢壘區(qū)，反之，當

正向偏壓減小時，勢壘區(qū)的電場增強，勢壘區(qū)寬度增加，空間電荷數(shù)量增多，這就是有

一部分電子和空穴從勢壘區(qū)“取出”。對于加反向偏壓的情況類似。總之，pn結(jié)上外加

電壓的變化，引起了電子和空穴在勢壘區(qū)的“存入”和“取出”作用，導(dǎo)致勢壘區(qū)的空

間電荷數(shù)量隨外加電壓而變化，這和一個電容器的充放電作用相似，這種pn結(jié)的電容

效應(yīng)稱為勢壘電容

13. 擴散電容：正向偏壓時，有空穴從p區(qū)注入n區(qū)，于是在勢壘區(qū)與n區(qū)邊界n區(qū)一側(cè)一

個擴散長度內(nèi)，便形成了非平衡空穴和電子的積累，同樣在p區(qū)也有非平衡電子和空穴

的積累。當正向偏壓增加時，由p區(qū)注入到n區(qū)的空穴增加，注入的空穴一部分擴散走

了。所以外加電壓變化時，n區(qū)擴散區(qū)內(nèi)積累的非平衡空穴也增加，與它保持電中性的

電子也相應(yīng)增加。同樣，p區(qū)擴散區(qū)內(nèi)積累的非平衡電子和與它保持電中性的空穴也要

增加。這種由于擴散區(qū)的電荷數(shù)量隨外加電壓的變化所產(chǎn)生的電容效應(yīng)，稱為pn結(jié)的

擴散電容

14. pn結(jié)隧道效應(yīng)：在簡并化的重摻雜半導(dǎo)體中，n型半導(dǎo)體的費米能級進入了導(dǎo)帶，p型

半導(dǎo)體的費米能級進入了價帶。在重摻雜情況下，雜質(zhì)濃度大，勢壘區(qū)很薄，由于量子

力學的隧道效應(yīng)，n區(qū)導(dǎo)帶的電子可能穿過禁帶到p區(qū)價帶，p區(qū)價帶電子也可能穿過

禁帶到n區(qū)導(dǎo)帶，從而有可能產(chǎn)生隧道電流。

15. 耗盡層近似：當勢壘高度遠大于kT時，勢壘區(qū)可近似為一個耗盡層。在耗盡層中，載

o

流子極為稀少，他們對空間電荷的貢獻可以忽略；雜質(zhì)全部電離，空間電荷完全由電離

雜質(zhì)的電荷形成。

16. 肖特基勢壘二極管：利用金屬-半導(dǎo)體整流接觸效應(yīng)特性制成的二極管稱為肖特基勢壘

二極管，它和pn結(jié)二極管具有類似的電流-電壓關(guān)系，即它們都有單向?qū)щ娦裕罢?/span>

又又區(qū)別于后者的以下顯著特點: a、就載流子的運動形式而言，pn結(jié)正向?qū)〞r，由p

區(qū)注入n區(qū)的空穴或由n區(qū)注入p區(qū)的電子，都是少數(shù)載流子，他們先形成一定的積累，

然后靠擴散運動形成電流。這種注入的非平衡載流子的積累稱為電荷貯存效應(yīng)，它嚴重

地影響了pn結(jié)的高頻性能。而肖特基勢壘二極管的正向電流，主要是由半導(dǎo)體的多數(shù)

載流子進入金屬形成的。它是多數(shù)載流子器件。因此，肖特基勢壘二極管比pn結(jié)二極

管有更好的高頻特性 b、對于相同的高度，肖特基勢壘二極管的J或J要比pn結(jié)的

sdst

反向飽和電流J大得多。

s

17. 歐姆接觸：金屬與半導(dǎo)體接觸時還可以形成非整流接觸，即歐姆接觸，它不產(chǎn)生明顯的

附加阻抗，而且不會使半導(dǎo)體內(nèi)部的平衡載流子濃度發(fā)生顯著的改變（半導(dǎo)體重摻雜時，

它與金屬的接觸可以形成接近理想的歐姆接觸

18. 理想MIS結(jié)構(gòu)：a 金屬與半導(dǎo)體間功函數(shù)差為零 b 在絕緣層中沒有任何電荷且絕緣層

完全不導(dǎo)電 c 絕緣層與半導(dǎo)體界面處不存在任何界面態(tài)

19. 深耗盡狀態(tài)：在金屬和半導(dǎo)體之間加一脈沖階躍或高頻正弦波形成的正電壓時，由于空

間電荷層內(nèi)的少數(shù)載流子的產(chǎn)生速率跟不上電壓的變化，反型層來不及建立，只有靠耗

盡層延伸向半導(dǎo)體深處而產(chǎn)生大量受主負電荷以滿足電中性條件。因此，這種情況時，

耗盡層的寬度很大，可遠大于強反型的最大耗盡層寬度，且其寬度隨電壓幅度的增大而

增大，這種狀態(tài)稱為深耗盡狀態(tài)

20. Si-SiO系統(tǒng)各種電荷：a 二氧化硅層中的可動離子。主要是帶正電的鈉離子，還有鉀、

2

2

21. 異質(zhì)結(jié)：有兩種不同的半導(dǎo)體單晶材料可超過組成的結(jié)，則稱為異質(zhì)結(jié)

22. 異質(zhì)結(jié)的特點：a 能帶發(fā)生了彎曲，出現(xiàn)“尖峰”和“凹口” b 能帶在交界面處不連

23. 異質(zhì)pn結(jié)的超注入現(xiàn)象：指在異質(zhì)pn結(jié)中有寬禁帶半導(dǎo)體注入到窄禁帶半導(dǎo)體中的

24. 間接帶隙半導(dǎo)體：導(dǎo)帶極小值和價帶極大值沒有對應(yīng)于相同的波矢，例如像鍺、硅一類

25. 非豎直（直接）躍遷：在非豎直（直接）躍遷中，電子不僅吸收光子，同時還和晶格交

26. 光電探測器件工作原理及用途：有光照引起半導(dǎo)體電導(dǎo)率增加的現(xiàn)象稱為光電導(dǎo)。大量

27. 半導(dǎo)體太陽電池的基本原理：當用適當波長的光照射非均勻半導(dǎo)體（pn結(jié)等）時，由

28. 光電池（光電二極管）的基本原理：當用適當波長的光照射pn結(jié)時，由于pn結(jié)勢壘

29. 半導(dǎo)體發(fā)光器件的基本原理：半導(dǎo)體的電子可以吸收一定能量的光子而被激發(fā)。同樣，

30. 半導(dǎo)體激光器件的基本原理： 處在激發(fā)態(tài)E2的原子數(shù)大于處在激發(fā)態(tài)E1的原子數(shù)，

31. 半導(dǎo)體霍爾器件的基本原理：把通有電流的半導(dǎo)體放在均勻磁場中，設(shè)電場沿X方向，

32. 二維電子氣：MOS反型層中的電子被局限在很窄的勢阱中運動，所以反型層中的電子

氫等正離子 b 二氧化硅層中的固定電荷 c 二氧化硅層中的電離陷阱電荷。是由于各種

輻射如X射線、γ射線、電子射線等引起

續(xù)，有一個突變

少數(shù)載流子濃度寬帶半導(dǎo)體中多數(shù)載流子濃度

半導(dǎo)體，價帶頂位于K空間原點，而導(dǎo)帶低則不在k空間原點，這種半導(dǎo)體稱為間接

帶隙半導(dǎo)體

換一定的振動能量，即吸收或放出一個聲子

實驗證明，半導(dǎo)體光電導(dǎo)的強弱與照射波長有密切的關(guān)系，所謂光電導(dǎo)的光譜分析，就

是指對應(yīng)于不同的波長，光電導(dǎo)響應(yīng)靈敏度的變化關(guān)系。因此，可以通過測量光電導(dǎo)的

光譜分布來確定半導(dǎo)體材料光電導(dǎo)特性，根據(jù)這一原理可制成光電探測器。用途：PbS、

PbSe和PbTe是重要的紅外探測器材料，CdS除了對可見光有響應(yīng)外，還可有效地用于

短波方面，知道x光短波

于內(nèi)建電場的作用（不加外電場），半導(dǎo)體內(nèi)部產(chǎn)生電動勢（光生電壓），如將pn結(jié)短

路，則出現(xiàn)電流。這種由內(nèi)建電場引起的光電效應(yīng)，稱為光生伏特效應(yīng)。根據(jù)這一原理

可制成太陽能電池，將太陽輻射能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?/span>

區(qū)內(nèi)存在較強的內(nèi)建電場，結(jié)兩邊的光生少數(shù)載流子受該場的作用，各自向相反的方向

運動，pn結(jié)兩端產(chǎn)生光生電動勢，如將pn結(jié)與外電路接通，只要光照不停止，就會有

淵源不斷的電流過電路，pn結(jié)起到了電源的作用

處于激發(fā)態(tài)的電子也可以向較低的能級躍遷，以光輻射的形式釋放出能量，也就是電子

從高能級向低能級躍遷，伴隨著發(fā)射光子，這就是半導(dǎo)體的發(fā)光現(xiàn)象。（產(chǎn)生光子發(fā)射

的主要條件是系統(tǒng)必須處于非平衡狀態(tài)，即在半導(dǎo)體內(nèi)需要有某種激發(fā)過程存在，通過

與非平衡載流子的復(fù)合，才能形成發(fā)光

則在光子流hν照射下，受激輻射將超過吸收過程。這樣由系統(tǒng)發(fā)射的能量為hν

1212

將大于進入系統(tǒng)的同樣能量的光子數(shù)，這鐘現(xiàn)象稱為光量子放大。通常把處于激發(fā)態(tài)

E2（高能級）的原子數(shù)大于處在激發(fā)態(tài)E1（低能級）的原子數(shù)的這種反常情況，稱為

“分布反轉(zhuǎn)”或“粒子數(shù)反轉(zhuǎn)”。激光的發(fā)射，必須滿足 a 形成分布反轉(zhuǎn)，使受激輻射

占優(yōu)勢 b 具有共振腔，以實現(xiàn)光量子放大 c 至少達到閾值電流密度，使增益至少等于

損耗

磁場方向和電場垂直，沿z方向，則在垂直于電場和磁場的+y或-y方向?qū)a(chǎn)生一個橫

向電場，這個現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。利用霍爾效應(yīng)制成的電子器件稱為霍爾器件

沿垂直于界面的z方向的運動是量子化的，形成一系列分立能級E，E，…，E

01j

…。在

xy平面內(nèi)，即沿著界面方向能量仍是準連續(xù)的。稱這樣的電子系統(tǒng)為二維電子氣

3

33. 半導(dǎo)體壓阻器件的基本原理：對半導(dǎo)體施加應(yīng)力時，半導(dǎo)體的電阻率要發(fā)生改變，這種

現(xiàn)象稱為壓阻效應(yīng)。應(yīng)用:半導(dǎo)體應(yīng)變計、壓敏二極管、壓敏晶體管等 a 利用半導(dǎo)體

電阻隨應(yīng)力變化的這一現(xiàn)象可以制成半導(dǎo)體應(yīng)變計 結(jié)伏安特性隨壓力變化很大，

利用他的這一壓敏特性可以制成壓敏二極管和壓敏三極管

34. 非晶態(tài)半導(dǎo)體：原子排列不具有周期性，即不具有長程有序的半導(dǎo)體稱為非晶態(tài)半導(dǎo)體

35. 半導(dǎo)體熱電效應(yīng)應(yīng)用：溫差發(fā)電器 制冷器原理P373

36. 判斷半導(dǎo)體的導(dǎo)電類型 a、熱探針法 當溫度增加時，載流子濃度和速度都增加，它們

由熱端擴散到冷端，如果載流子是空穴，則熱端缺少空穴，冷端有過剩空穴，冷端電勢

較高，形成由冷端指向熱端的電場；如果載流子是電子，則熱端缺少電子，冷端有過剩

電子，熱端電勢較高，形成由熱端指向冷端的電場。所以，由半導(dǎo)體的溫差電動勢的正

負，可以判斷半導(dǎo)體的導(dǎo)電類型——熱探針法 P364

b、n型和p型半導(dǎo)體的霍爾系數(shù)符號相反，也即霍爾電壓V的正負相反，所以，從霍

h

爾電壓V的正負可以判斷半導(dǎo)體的導(dǎo)電類型

h

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