半导体物理与器件为什么

半导体物理与器件是研究半导体材料的物理性质和其在电子器件中的应用的一个学科。半导体材料具有较高的电子运动率和较低的电子散射率,因此在电子器件中具有重要的应用。 常见的半导体器件包括晶体管、光电器件、集成电路、太阳能电池、显示器件等。这些器件都是利用半导体材料的物理性质来实现其功能的。 研究半导体物理与器件的科学家需要掌握半导体材料的物理性质,如电子能带、光学性质、电子散射率等。同时,还需要熟悉半导体器件的制造工艺和测试技术。 研究半导体物理与器件,对于提高电子器件性能、发展新型电子器件具有重要意义。

基本的半导体器件主要有以下几种：pn结二极管，金属氧化物场效应晶体管（MOS）,双极晶体管（BJT）,结型场效应晶体管。pn结二极管结构：其中pn结二极管由n型半导体和p型半导体接触产生。工作原理：由于二者接触后产生由n型半导体指向p型半导体的内建电场，当外加电压由n型半导体指向p型半导体时进一步增强了其内建电场，因而其电流会很小，当外加电压由p型指向n型时，内建电场降低，电流可顺利通过pn结，形成单向导电的特性。MOS结构：主要由栅极，漏极及源极三部分构成。工作原理：通过栅极控制沟道载流子浓度实现对源极及漏极电流的控制。BJT结构：由发射极，基极，集电极构成。基本原理：通过控制发射极与基极之间的电压以及集电极与基电极之间的电压实现电流的放大，截至等效应。结型场效应晶体管：与MOS构成类似，不同点仅在于其栅极位于沟道的上下两侧。工作原理：上下栅极同时控制沟道的载流子浓度及沟道的宽度实现对电流的控制。

《半导体器件物理》由浅入深、系统地介绍了常用半导体器件的工作原理和工作特性。

为便于读者自学和参考，《半导体器件物理》首先介绍了学习半导体器件必需的半导体材料和半导体物理的基本知识；然后重点论述了PN结、双极性三极管、MOS场效应管和结型场效应管的各项性能指标参数及其与半导体材料参数、工艺参数及器件几何结构参数的关系：最后简要讲述了常用的一些其他半导体器件(如功率MOSFET、IGBT和光电器件)的原理及应用。

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