半导体器件物理重要知识点

•半导体器件核心知识：•知识领域A：二极管与双极结型晶体管–知识单元A1：第二章PN结二极管–知识单元A2：第三章双极结型晶体管–知识单元A3：第四章金属-半导体结•知识领域B：场效应晶体管–知识单元B1：第五章结型和金属-半导体场效应晶体管–知识单元B3：第六章金属-氧化物-半导体场效应晶体管•知识领域C：新型半导体光电子器件–知识单元C1：第八章半导体太阳电池与光电二极管–知识单元C2：第九章发光二极管与半导体激光器知识回顾第二章PN结二极管掌握下列名词、术语和基本概念：PN结、突变结、线性缓变结、单边突变结、空间电荷区、耗尽近似、中性区、内建电场、内建电势差、势垒、正向注入、反向抽取、扩散近似。分别采用费米能级和载流子漂移与扩散的观点解释PN结空间电荷区（SCR)的形成。正确画出热平衡和加偏压PN结的能带图。利用中性区电中性条件导出空间电荷区内建电势差公式。了解Poisson方程求解单边突变结结SCR内建电场、内建电势、内建电势差和耗尽层宽度。掌握反偏压下突变结，耗尽层宽度公式。了解理想PN结基本假设及其意义。导出长PN结和短PN结少子分布表达式。掌握Shockley公式。解释理想PN结反向电流的来源。画出正、反偏压下PN结少子分布、电流分布和总电流示意图。理解并掌握概念：正偏复合电流、反偏产生电流。理解低偏压下复合电流占优，随着电压增加扩散电流越来越成为主要成分。第二章PN结二极管了解产生隧道电流的条件。画出能带图解释隧道二极管的I－V特性。了解隧道二极管的特点和局限性。掌握概念：耗尽层电容、求杂质分布、变容二极管。掌握C－V关系及其应用。概念：交流导纳扩散电导扩散电阻扩散电容等效电路了解二极管的开关特性。掌握二极管的击穿机制。第二章PN结二极管第三章双极结性晶体管了解晶体管的基本结构及其制作工艺。掌握四个概念：注射效率、基区输运因子、共基极电流增益、共发射极电流增益了解典型BJT的基本结构和工艺过程。掌握BJT的四种工作模式。画出BJT电流分量示意图，写出各极电流及其相互关系公式。分别用能带图和载流子输运的观点解释BJT的放大作用。解释理想BJT共基极连接和共发射极连接的输出特性曲线。理解理想双极结型晶体管的基本假设及其意义。写出发射区、基区、集电区少子满足的扩散方程并解之求出少子分布。掌握正向有源模式基区输运因子公式。掌握正向有源模式基区电子电流公式。了解E－M方程中四个参数的物理意义根据E－M方程写出四种模式下发射极电流和集电极电流表达式。理解并记忆BJT四种工作模式下的少子分布边界条件画出BJT四种工作模式下少子分布示意图。了解缓变基区晶体管基区输运因子的计算。理解电流集聚效应和基区宽度调变效应。第三章双极结性晶体管掌握概念：频率响应、共基极截止频率、共发射极截止频率、特征频率（带宽）、基区渡越时间导出基区渡越时间公式。解释科尔克效应。了解晶体管的开关特性。熟悉晶体管穿通机制。第三章双极结性晶体管第四章金属半导体结了解金属—半导体接触出现两个最重要的效应画出热平衡情况下的肖特基势垒能带图。掌握肖特基势垒、内建电势差和空间电荷区宽度计算公式。画出加偏压的的肖特基势垒能带图，解释肖特基势垒二极管的整流特性。理解界面态和镜像力对肖特基势垒高度的影响。掌握概念：表面势、热电子、热载流子二极管、里查森常数、有效里查森常数。导出半导体表面载流子浓度表达式。导出电流－电压特性〔李查德－杜师曼方程〕。了解MIS肖特基二极管工作原理。掌握结型二极管相比肖特基势垒二极管的主要特点。了解肖特基势垒二极管的主要应用。掌握欧姆接触概念和形成欧姆接触的条件。第五章结型场效应晶体管与MS场效应晶体管画出JFET的基本结构示意图。熟悉JFET的基本工作原理。熟悉沟道夹断、漏电流饱和、夹断电压等概念。掌握理想JFET的基本假设及其意义。导出夹断前JFET的I－V特性方程。深入理解沟道夹断和夹断电压的含义。掌握线性区条件和I－V特性。掌握饱和区条件和I－V特性。掌握沟道长度调制效应。掌握GaAsMESFET的突出特点。掌握JFET和MESFET的主要类型。了解理想MOS结构基本假设及其意义。根据电磁场边界条件导出空间电荷与电场的关系。掌握载流子积累、耗尽和反型和强反型的概念。正确画出流子积累、耗尽和反型和强反型四种情况的能带图。导出反型和强反型条件。掌握理想MOS系统的电容—电压特性。导出耗尽层宽度和归一化MOS电容表达式。掌握沟道电导公式。掌握阈值电压公式。了解在二氧化硅、二氧化硅－硅界面系统存在的电荷及其主要性质。掌握实际阈值电压的公式及各项的意义。导出萨支唐方程。理解夹断条件的物理意义。第六章金属-氧化物-半导体场效应晶体管掌握交流小信号参数并导出线性导纳和饱和区跨导表达式。指出提高工作频率或工作速度的途径。掌握场效应晶体管的类型。第六章金属-氧化物-半导体场效应晶体管第八章半导体太阳电池和光电二极管掌握概念：光生伏打效应、暗电流。理解光生电动势的产生。画出理想太阳电池等效电路图。根据电池等效电路图写出了太阳电池的I－V特性方程。了解太阳电池的I-V特性曲线，解释该曲线所包含的物理意义。画出实际太阳电池等效电路图根据等效电路图写出I－V特性方程。掌握概念：转换效率、占空因数。导出太阳电池的最大输出功率公式。了解光产生电流和收集效率。掌握提高提高太阳电池效率的主要措施。了解光电二极管的工作原理。了解P-I-N光电二极管的工作原理的基本结构、能带图和工作原理。了解P-I-N光电二极管中。掌握概念：量子效率、响应度、响应速度。列出光电二极管与太阳电池的三个主要不同之处。第八章半导体太阳电池和光电二极管掌握辐射复合和非辐射复合的概念和机制。了解LED基本结构、工作过程和特性参数，了解各种不同类型LED。理解等电子陷阱复合，解释等电子陷阱复合能提高半导体材料的发光效率的原因。解释各种俄歇过程。画出能带图说明LED的发光机制。掌握LED外量子效率和内量子效率概念。第八章发光二极管