哈工大半导体物理课件第8章

哈工大半导体物理课件第8章•第8章引言•第8章半导体物理基础•第8章半导体中的输运现象目•第8章半导体器件物理录contents01第8章引言本章主题概述01本章主要介绍半导体物理的基本概念和基础知识，包括半导体的定义、性质、分类以及其在现代科技领域中的应用02重点讲解半导体的能带结构、载流子类型和输运性质等核心内容，为后续章节的学习奠定基础学习目标和意义掌握半导体物理的基本概念和了解半导体的应用和发展趋势，为后续章节的学习和实际应用基础知识，理解半导体的能带培养学生对半导体物理的兴趣提供理论支持和实践指导结构和载流子类型和热情章节结构预览01020304半导体物理概述能带结构载流子类型输运性质介绍半导体的定义、性质、分重点讲解半导体的能带结构，介绍半导体中的自由载流子类探讨半导体中的输运现象和机类和应用包括价带和导带的形成机制和型，包括自由电子和空穴的特制，包括电子传导和空穴传导特点性和行为等02第8章半导体物理基础半导体基本概念010203半导体材料晶体结构能带结构硅、锗等元素及化合物，半导体晶体具有特殊的晶半导体的能带结构由满带、具有导电性介于金属和绝体结构，如面心立方、体导带和空带组成，其导电缘体之间心立方等性能与能带结构密切相关半导体中的电子状态量子力学描述电子态密度光学吸收与发射电子在半导体中的运动遵不同能级上的电子态密度电子在不同能级间跃迁，循量子力学规律，其状态不同，决定了电子在半导产生光吸收和发射现象，可用波函数描述体中的分布情况与半导体的光学性质有关半导体中的载流子载流子浓度受温度、掺杂等因素影响，载流子自由电子与空穴浓度发生变化，影响半导体的导电性能半导体中存在自由电子和空穴两种载流子，分别带负电荷和正电荷电导率载流子的迁移率与电场有关，决定了半导体的电导率03第8章半导体中的输运现象半导体中的热传导热传导基本概念热传导是热量在物质内部由高温区域向低温区域传递的过程在半导体中，热传导主要通过晶格振动（声子）进行热传导机制在半导体中，热传导机制主要包括晶格振动弛豫过程和电子-声子互作用过程晶格振动弛豫过程是晶格振动将热量传递给电子的过程，电子-声子互作用过程是电子通过与晶格振动相互作用传递热量的过程热传导系数热传导系数是描述物质导热能力的物理量，其大小取决于物质的性质和温度在半导体中，热传导系数通常随着温度的升高而增大半导体中的光生电流光生电流基本概念光生电流是指当光照射在半导体材料上时，半导体内部产生电子-空穴对的现象光生电流的大小和方向取决于入射光的波长、强度和偏振状态光生电流机制光生电流的产生机制主要包括直接光电效应和间接光电效应直接光电效应是指光子直接将能量传递给电子，使其从价带跃迁至导带；间接光电效应是指光子首先将能量传递给晶格振动（声子），再通过声子将能量传递给电子光生电流的测量光生电流的测量通常采用光电导率测量技术，通过测量材料在不同光照条件下的电阻变化来推算光生电流的大小半导体中的热电效应热电效应基本概念热电效应是指由于温度梯度而产生电势的现象在半导体中，热电效应主要包括塞贝克效应、皮尔兹效应和帕尔帖效应等热电效应机制热电效应的产生机制主要基于电子和空穴的浓度梯度当温度梯度存在时，电子和空穴的扩散会导致电荷积累，从而产生电势热电效应的应用热电效应在能源转换、温度测量和制冷等领域有广泛应用例如，利用塞贝克效应可以将热能转换为电能，利用帕尔帖效应可以实现电子设备的散热等04第8章半导体器件物理半导体二极管总结词详细描述半导体二极管是利用半导体材料制成的电半导体二极管由一个PN结和两个电极组成，子器件，具有单向导电性其工作原理是利用PN结的单向导电性，实现电流的整流或检波总结词详细描述半导体二极管具有体积小、重量轻、稳定半导体二极管的应用包括整流、检波、混性好等优点，广泛应用于电子设备中频、调制、解调等，是现代电子设备中不可或缺的元件之一双极晶体管总结词详细描述双极晶体管是一种利用半导体材料制成的电子器件，具有双极晶体管由三个区（集电极、基极、发射极）和两个结电流放大作用（集电极-基极结、基极-发射极结）组成，其工作原理是通过控制基极电流来放大集电极电流总结词详细描述双极晶体管具有高放大倍数、低噪声等特点，广泛应用于双极晶体管的应用包括音频信号放大、射频信号放大、数信号放大、开关控制等领域字逻辑门电路等，是现代电子设备中重要的元件之一场效应晶体管总结词详细描述场效应晶体管是一种利用半导体材料制成的电子场效应晶体管由源极、漏极、栅极三个电极组成，器件，通过电场效应控制电流其工作原理是通过改变栅极电压来改变沟道内的电场分布，从而控制源极和漏极之间的电流总结词详细描述场效应晶体管具有低噪声、低功耗、高输入阻抗场效应晶体管的应用包括放大器、振荡器、逻辑等特点，广泛应用于模拟电路和数字电路中门电路等，是现代电子设备中重要的元件之一其他半导体器件简介总结词除了二极管、双极晶体管和场效应晶体管外，还有许多其他类型的半导体器件详细描述这些器件包括晶体三极管、可控硅整流器、光电器件等，它们在各自的领域中有着广泛的应用THANKS感谢观看。