半导体物理基础

载流子

1. 载流子的来源：电子从硅晶体内部的键中释放而来
2. 载流子的类型：Nmos(电子)、Pmos(空穴hole)
3. 如何修改载流子的密度：掺杂（doping）
4. 载流子是如何移动的：电子——原子与其它原子相互作用        空穴——基于释放和捕获机制，所以其运动速度为电子的一半

本征半导体

N_i=5.2*10¹⁵*T^3/2*exp-E/2KT       T为温度     E为带隙能bandgap energy        K=1.38*10^-23J/K

不同物质的E不同        Si=1.12ev        Ge=0.67ev      Di(diamond)钻石=2.5ev

硅在T=300K时，Ni=10¹⁰                      而原子数=5*10²²          

p*n=Ni²

掺杂

掺杂后称之为非本征半导体(extrinsic silicon)       P(磷)称之为施主donor         掺杂之后Dd=掺杂的P≈10¹⁵～10¹⁷cm³

掺杂之后p*n=N_i2依旧成立，因为“多余”的电子填满了空穴。

N-自由电子密度     P-空穴密度

N型半导体   多数载流子为电子，其N≈Nd(施主，掺杂元素为P)

P型半导体   多数载流子为空穴，其N≈Na(受主，掺杂元素为B)

V∝E   V=u_n*E   u_n-电子迁移率=1350cm³/(V*S)          u_p-空穴迁移率≈400cm³/(V*S)                  E=V/L      

变化量=V*w*h*n*q(w-宽；h-高；n-电子数；q每个电子的电荷)=| I | =u_n*(V_b/L)*w*h*n*q      R=u_n/L*w*h*n*q=(1/u_n*n*q)*(1/A)    A-单位横截面积

J-电流密度=u_n*E*n*q         漂移电流=（u_n*n*q+u_p*p*q)*E