内容发布更新时间 : 2024/12/22 16:59:25星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

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1说明布拉菲点阵和晶体结构的关系

答：晶体的原子或分子在空间的分布具有周期性，这种分布可看成是由若干个原子或离子构成的重复单元（即基元）在三维空间的周期性的分布，把基元抽象为一个空间几何点，称之为阵点。

阵点在空间的周期性分布构成布拉菲点阵。 晶体结构=基元+布拉菲点阵 2原胞：

整个晶体可以通过由结点构成的某一单元沿空间三个不同方向各按一定的距离作周期性地平移而构成，这个重复单元就称为原胞或晶胞，平移一定的距离称为晶格的周期。 说明原胞和晶胞的关系

答：构成布拉菲点阵的最小的平行六面体称为原胞。 能充分体现布拉菲点阵的对称性的重复单元称为晶胞

热缺陷：当温度T不等于0K时，晶体中格点上原子发生热振动有几率离开格点位置而成为间隙原子和空位，即缺陷。热缺陷为点缺陷，包括：

弗仑克尔缺陷－原子脱离格点后，同时形成空格点和间隙原子，空格点等于间隙原子数。 肖脱基缺陷－晶体内部格点上的原子跑到晶体表面，形成空格点。 间隙原子－晶体表面原子跑到晶体内部晶格间隙位置，形成间隙原子。 离子晶体 正负离子交替排列在晶格格点上，依靠离子键 原子晶体 原子 共价键 金属 失去价电子的离子实 金属键 分子 分子和饱和原子 范德瓦尔斯力 晶面与晶列指数

2. 电子有效质量的意义是什么？它与能带有什么关系？

答：有效质量概括了晶体中电子的质量以及内部周期势场对电子的作用，引入有效质量后，晶体中电子的运动可用类似于自由电子运动来描述。 有效质量与电子所处的状态有关，与能带结构有关： (1)、有效质量反比于能谱曲线的曲率；

(2)、有效质量是k的函数，在能带底附近为正值，能带顶附近为负值。

(3)、具有方向性---沿晶体不同方向的有效质量不同。只有当等能面是球面时，有效质量各向同性。

导体 半导体 绝缘体能带结构的差异 导体：有未被填满的价带。

绝缘体：价带全部被电子填满，禁带上面的导带是空带，且禁带宽度较大。 半导体：价带全部被电子填满，禁带上面的导带是空带，但禁带宽度相对较小。

施主杂质： VA族杂质在硅、锗中电离时，能够释放电子而产生导电电子并形成正电中心 施主能级Ed：被施主杂质束缚的多余的一个价电子状态对应的能量。

受主杂质：硼等杂质在硅、锗中成键时，产生一个空穴。当其他电子来填补这个空穴时，相当于这个空穴电离，同时硼原子成为负电中心。 受主能级 空穴被受主杂质束缚电离对应的能量

浅（深）杂质能级 通常情况下，半导体中些施主能级距离导带底较近（远）；或受主能能级距离价带顶较近（远）。这些能级称为浅杂质能级，相应的杂质称为浅能级杂质。

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（1）它描述了在热平衡状态下，在一个费米粒子系统（如电子系统）中属于能量E的一个量子态被一个电子占据的概率。

（2）它描述了在热平衡状态下，在一个费米粒子系统（如电子系统）中属于能量E的一个量子态上的电子数。 费米能级Ef

费米能级的物理意义：

1）它反映能带中能级被电子填充水平的高低。 2) 反映了半导体的掺杂水平。 3) Ef是一化学势。 玻耳兹曼分布函数 低掺杂半导体中，载流子统计分布通常遵顺玻耳兹曼统计分布。这种电子系统称为非简并性系统。(非简并条件：Ef远离导带低 阶带顶的禁带中间位置)

高掺杂半导体，载流子服从费米统计，这样的电子系统称为简并性系统。 载流子浓度计算：

本征半导体的载流子浓度 电中性条件 N=P

Ei表示本征半导体的费米能级 杂质半导体的载流子浓度

半导体中的杂质会在禁带中产生杂质能级

处于禁带范围内电子占据能量为ED的杂质能级的概率是： 设施主杂质浓度为ND 受主杂质浓度为NA

则受主能级上的空穴浓度 1.杂质半导体载流子浓度与温度的关系

1杂质半导体载子浓度随温度变化与载流子的来源发生变化有关,可分为四个区:杂质弱电离区、强电离和饱和电离区、过渡温度区、本征激发区。 2禁带宽度大,进入各温度区相应的温度要高. 3杂质电离能越大，杂质电离的温度范围要增加. 4掺杂浓度越高，进入本征激发的温度越高。 3. 电阻率温度的关系 对杂质半导体，有杂质电离和本征激发两个因素存在，又有电离杂质散射和晶格振动散射两种散射机构的存在，因而电阻率随温度的变化关系更为复杂。（如下图所示）

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AB段 温度很低，本征激发可忽略，载流子主要由杂质电离提供，它随温度升高而增加；

????n?Nce?????p?NvenEc?EFk0TpEF?Evk0T散射主要由电离杂质决定，迁移率也随温度升高而增大，所以，电阻率随温度升高而下降． BC段 杂质已全部电离，本征激发仍不显著，载流子饱和，晶格振动散射为主，迁移率随温度升高而降低，电阻率随温度升高而稍有增大．

C段 温度继续升高，本征激发很快增加，本征载流子的产生远超过迁移率的减小对电阻率的影响，这时，本征激发成为矛盾的主要方面，杂质半导体的电阻率经一个极大值之后将随温度的升高而急剧地下降，表现出同本征半导体相似的特性． 半导体中的载流子在电场作用下不断加速的同时，又不断地受到散射作用而改变其运动的方向或运动的速度，运动的总效果使其保持一定的定向运动速度，载流子的这种运动称漂移运动，这个速度称为平均漂移速度．

μn和μp分别称为电子迁移率和空穴迁移率。迁移率与平均自由时间成正比，与有效质量成反比。

物理意义：表示在单位场强下电子或空穴所获得的平均漂移速度大小，单位为m2/V·s或cm2/ V·s ．

平均自由时间: 连续两次碰撞间的时间间隔.

载流子的产生率：单位时间单位体积内产生的电子-空穴对数。 载流子的复合率：单位时间单位体积内复合掉的电子-空穴对数。

平衡载流子浓度:在热平衡状态半导体中, 载流子的产生和复合的过程保持动态平衡，从而使载流子浓度保持定值。这时的载流子浓度称为平衡载流子浓度。

非平衡态：当半导体受到外界作用(如：光照等)后, 载流子分布将与平衡态相偏离, 此时的半导体状态称为非平衡态。

小注入条件:当非平衡载流子的浓度△n(或 △p)<<平衡态时的多子浓度n0(或p0)时，这就是小注入条件.

平衡态与非平衡态间的转换过程： 热平衡态: 产生率等于复合率,△n =0;

外界作用: 非平衡态,产生率大于复合率,△n 增大; 稳定后: 稳定的非平衡态,产生率等于复合率,△n 不变; 撤销外界作用: 非平衡态,复合率大于产生率,△n 减小; 稳定后 : 初始的热平衡态(△n =0)。 费米能级：费米分布函数来描述是用来描述平衡状态下的电子按能级的分布的。也即只有平衡状态下才可能有“费米能级” 费米能级相同的原因：

半导体处于热平衡状态，即从价带激发到导带的电子数等于从导带跃迁回价带的电子数，使得导带中的电子的费米能级和和价带中空穴的费米能级产生关联，即相等。 由于同一能带内，电子的跃迁非常迅速和频繁，因此，即使在非平衡状态下，导带中的电子和价带中的电子分布仍满足费米分布，即当处于非平衡状态时, 电子与空穴各自处于热平衡态---准平衡态。 此时电子和空穴有各自的费米能级----准费米能级。

对于非简并系统，非平衡状态下的载流子浓度也可以由与平衡态相类似的表达式来表示： 非平衡载流子的复合率:

单位时间单位体积净复合消失的电子-空穴对数

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