1、第一章 半導體物理基礎1.主要半導體材料的晶體結構。簡單立方(P/Mn)、體心立方(Na/W)、面心立方(Al/Au)金剛石結構：屬立方晶系， 由兩個面心立方子晶格相互 嵌套而成。Si Ge閃鋅礦結構（立方密堆積）， 兩種元素，GaAs, GaP等 主要是共價鍵纖鋅礦結構（六方密堆積），CdS, ZnS閃鋅礦和纖鋅礦結構的異同點 共同點：每個原子均處于另一種原子構成的四面體中心，配種原子構成的四面體中心，配位數4不同點：閃鋅礦的次近鄰，上下彼此錯開60，而纖鋅礦上下相對2.金屬、半導體和絕緣體能帶特點。1）絕緣體價電子與近鄰原子形成強鍵，很難打破，沒有電子參與導電。 能帶圖上表現為大的禁帶寬度

2、，價帶內能級被填滿，導帶空著，熱能或外場不能把價帶頂電子激發到導帶。2）半導體近鄰原子形成的鍵結合強度適中，熱振動使一些鍵破裂，產生電子和空穴。能帶圖上表現為禁帶寬度較小，價帶內的能級被填滿，一部分電子能夠從價帶躍遷到導帶，在價帶留下空穴。外加電場，導帶電子和價帶空穴都將獲得動能，參與導電。3）導體導帶或者被部分填充，或者與價帶重疊。很容易產生電流3.Ge, Si，GaAs能帶結構示意圖及主要特點。1）直接、間接禁帶半導體，導帶底，價帶頂所對應的k是否在一條豎直線上2）導帶底電子有效質量為正，帶頂有效質量為負3）有效質量與能帶的曲率成反比，導帶的曲率大于價帶，因此電子的有效質量大；輕空穴帶的曲

3、率大，對應的有效質量小4.本征半導體的載流子濃度，本征費米能級。n=NCexp(-EC-EFkT) n=niexp(EF-EikT)p=Nvexp(-EF-EVkT) p=niexp(Ei-EFkT)5.非本征半導體載流子濃度和費米能級。<100K 載流子主要由雜質電離提供 雜質部分電離區(凝固區) 。100500K，雜質漸漸全部電離，在很大溫度范圍內本征激發的載流子數目小于雜質濃度，載流子主要由摻雜濃度決定。à飽和電離區。>500K，本征激發的載流子濃度大于摻雜濃度，載流子主要由本征激發決定。à本征區。6.Hall效應，Hall遷移率。當電流垂直于外磁場通過導

4、體時，載流子發生偏轉，垂直于電流和磁場的方向會產生一附加電場，從而在導體的兩端產生電勢差，這一現象就是霍爾效應，這個電勢差也被稱為霍爾電勢差。Ey=RHJxBz 霍爾系數RH=r(-1/qn) n型 or RH=r(+1/qn) p型 霍耳遷移率 7.半導體中的復合過程。復合速率：帶間復合：輻射、俄歇過程間接復合（單能級復合）：電子俘獲發射、空穴俘獲發射SRH復合理論，當Et=Ei時，復合率最大，因此最有效的復合中心是帶隙中央附近的能級間接復合（多能級陷阱）表面復合:表面的各種缺陷作為復合中心8。半導體器件工作基本方程及用途。 9*。載流子主要的散射機制A, 晶格振動或聲子散射：B, 電離雜質

5、散射：通常以這兩種散射為主C, 中性雜質散射：在雜質濃度不是很高時，可以忽略D, 電子或空穴散射：在載流子濃度很高時要考慮E, 晶格缺陷散射：對于多晶等缺陷較多的材料要考慮F, 表面散射：載流子在表面區域 (如反型層) 運動時，受到表面因素(如粗糙度）引起的散射，主要是對薄膜材料要考慮.第二章 半導體接觸的物理機制pn結1。突變結的電荷、電場、電勢分布，耗盡區寬度和電容。電荷電場E(x)= or ,電勢耗盡區寬度 電容 2。Pn結的理想電流電壓特性肖克萊方程的推導。I = Xn處的電子漂移電流 + Xn處的空穴擴散電流= Xp處的電子(少子)擴散電流 + Xn處的空穴(少子)擴散電流 歸納為求

6、少子擴散電流a.準費米能級分裂，電子和空穴的電流密度正比于各自的費米能級梯度b.耗盡區邊界處的少子濃度（邊界條件），正偏時，邊界處的少子濃度比平衡時大，反偏時小c.連續性方程的得到少子分布 穩態、電中性、小注入、無電場d.耗盡區邊界的少子擴散電流e.總電流（肖克萊方程）3。耗盡區產生復合、大注入、串聯電阻效應等造成偏離理想情況的定性分析。1）產生復合 Jgen/rec=q|U|Wa.反偏 載流子發射 產生電流（隨偏壓緩慢增加 不飽和） 室溫下：若ni很大(例如Ge)，擴散電流為主，反向電流符合理想情況若ni很小(例如Si)，產生電流占優勢高溫下：（中性區）擴散電流為主 b.正偏 復合過程是耗盡

7、區內的主要產生復合過程 假定在大部分耗盡區內，有最大的復合率，用Umax給出復合電流復合電流占優勢: n=2，擴散占優勢: n=1, 兩種相當:1<n<2 .2）大注入空穴電流密度大注入作用好像是使擴散系數加倍大注入時，結上的壓降與外電壓和n區少子濃度有關 由于在結區以外的壓降，大注入使電流-電壓關系改變，由原來的exp(qV/kT)，變成exp(qV/2kT)3）串聯電阻串聯電阻使得中性區上有壓降IR， 降低了耗盡區的偏壓. I 理想電流降低一個因子，使電流隨電壓的上升而變慢。當電流足夠大時，外加電壓的增加主要降在串聯電阻上，電流-電壓近似線性關系。4。了解擴散電容的形成。 *擴

8、散電容與耗盡層電容（勢壘電容）的比較 勢壘電容是p-n結空間電荷區（耗盡層，勢壘區）的電容。Ø 其大小與結面積、半導體介電常數和外加電壓有關，有：Øp-n結正偏時，大量載流子通過勢壘區，耗盡近似實際上不成立，計算公式也不再適用，一般近似認為正偏時的勢壘電容等于0偏時的4倍。Ø 勢壘電容在正偏和反偏時均不能忽略，在反偏時以勢壘電容為主。Ø 是相應于多數載流子變化的電容效應，因此，在低頻和高頻下都將起作用，器件的最高工作頻率往往決定于勢壘電容。 擴散電容結正偏時，非平衡少子在結兩邊中性區內的存儲所造成的微分電容效應。Ø 隨著直流偏壓按指數增大，在正

9、向偏壓下比較大，所以pn結在較大正偏時表現出的電容，主要是擴散電容。Ø 反向偏置時，少子數目很少，可忽略擴散電容。Ø 相應于少子電荷變化，與少子壽命有關，在高頻下不起作用，在低頻時很重要。影響結的開關速度。5。各種擊穿過程的基本原理與規律特點。1）熱不穩定性高的反向電壓下反向電流引起熱損耗，若熱量不能及時傳遞出去，結溫增加，結溫增加反過來增加了反向電流和熱損耗的增加。惡性循環，直到結燒壞。禁帶寬度小，易發生熱擊穿Eg小易擊穿改善散熱，溫度較低2）隧道擊穿（齊納擊穿）隨著反向偏壓的增加，勢壘區電場不斷加強，能帶彎曲增加。勢壘區內強大的電場使其中的電子獲得相當大的附加靜電勢能，

10、當反向偏壓足夠高時，附加的靜電勢能可以使一部分價帶電子的能量達到甚至超過導帶底電子的能量DeltaX減小，隧穿幾率增加；兩側都是高摻雜, 可得到高的電場，隧道效應迅速增加隧道電流隨外加電壓的增加而增加：外加反向偏壓越大，電場越強，能帶彎曲越陡，水平距離越小，隧穿幾率越大。常用半導體材料的禁帶寬度隨溫度增加而減小。隧道電流隨Eg增大而減小：Eg增加，水平距離增加。So，由隧道效應決定的擊穿電壓具有負溫度系數：擊穿電壓隨著溫度的增加而減小.3）雪崩擊穿反向偏壓的增加，結內電場增加，通過勢壘區的電子和空穴在強電場作用下, 獲得的能量逐漸增加，當能量足夠大時，通過與晶格原子的碰撞使價帶電子激發到導帶，

11、形成新的電子空穴對-碰撞電離。新生的電子和空穴在電場作用下和原有電子-空穴一起獲得 能量，與晶格碰撞產生第二代電子和空穴。如此循環，電子和空穴不斷倍增，數目急劇增加，反向電流急劇增加，最終引起Pn 結擊穿。雪崩擊穿電壓:倍增因子M趨近無限大時的電壓. 擊穿條件: M->無窮大à¥擊穿電壓影響因素：a.摻雜濃度增加，擊穿電壓下降，N增加到一定程度后變成齊納擊穿； 不同材料擊穿時的擊穿電場隨摻雜濃度變化不大 NB高而a小時，類似線性緩變結，有確定的VB a很大而NB很小時，類似突變結，VB由NB決定b.半導體外延層：穿通二級管有較低的擊穿電壓， 對于確定的摻雜濃度，外延層

12、越薄，越容易貫通。對于確定的外延層厚度，摻雜濃度足夠低時，通常發生貫通。對于確定的外延層厚度，當摻雜濃度減少到對應外延層穿透時，擊穿電壓基本不隨摻雜濃度變化，趨于恒定值。c.溫度隨著溫度的增加，擊穿電壓增加。高溫時，恒定電場下，行進單位距離的載流子有更多的能量通過散射過程損失給晶格(光學 聲子），使能量和電離率降低。d.結曲率效應（邊緣效應）隨曲率半徑減小，擊穿電壓降低。對淺擴散結該現象特別顯著。改善措施：1。深擴散結，增大曲率半徑 2。 分壓環，增加環結來分壓。*隧道擊穿與雪崩擊穿的區別:1）摻雜濃度對二者的影響不同隧道擊穿取決于穿透幾率，與禁帶的水平間距有關，摻雜濃度越高，空間電荷區的寬度

13、越窄，水平間距越小，易擊穿。因此隧道擊穿通常只發生在兩側重摻雜的PN結中。雪崩擊穿是碰撞電離，載流子能量的增加有一個過程，因此除了與電場強度有關之外，空間電荷區越寬，碰撞次數越多，所以要求空間電荷區有一定的范圍，NB不能太高。因此，在摻雜濃度不太高時的擊穿通常是雪崩擊穿。2）外界作用對二者擊穿機理的影響不同：雪崩擊穿是碰撞電離的結果，所以光照和快速的離子轟擊能夠引起倍增效應；但這些外界作用對隧道擊穿不會有明顯的影響。3）溫度對二者擊穿機理的影響不同：隧道擊穿的擊穿電壓具有負溫度系數特性，主要是由于禁帶寬度的溫度特性。而對于雪崩擊穿，由于碰撞電離率隨溫度增加而降低，所以擊穿電壓是正溫度系數特性。

14、4）擊穿特性曲線不同:6。瞬態特性，形成原因，如何提高開關速度。瞬變時間(反向恢復時間)：電流達到起始電流IR的10%所經過的時間t1+t2反向恢復過程形成的原因：由電荷儲存效應引起0<t<t1 :由于加反向偏壓，電流反向，由于電荷存儲，空間電荷區邊界空穴濃度>平衡值。結電阻相對于外電阻可忽略,V,主要加在外電阻上,結電流： IR=VR/R=如何提高開關速度?關鍵因素是減少反向恢復時間à由電荷儲存效應決定。1。減小正向導通時的電荷儲存量。減小正向電流，降低少數載流子壽命降低VF, 硅中的復合中心雜質(金，銅，鎳)，可有效降低非平衡載流子壽命。高速開關二極管，要摻金，

15、摻金的反向恢復時間為原來的幾十分之一2。加快儲存電荷消失速度。 儲存電荷消失：擴散抽取+復合增大初始反向電流，即增加反向電壓V，減小電阻R。減小載流子壽命，加快復合速率。第三章 雙極晶體管1。BJT的能帶結構，基本放大原理。基區足夠窄，發射區注入的電子穿過基區，擴散到集電區基區結的耗盡層邊緣，之后漂入集電區。如果注入電子的大多數沒有與基區內的空穴復合而能夠達到集電區，則集電區的電子電流將基本等于發射極的電子電流。因此，從近處的發射結注入的載流子可以使得反向偏置的集電結有一個很大的電流晶體管放大作用。2。靜態特征：各電流的成分和關系。3。共基極，共發射極電流增益，發射效率，基區輸運因子，及關系。

16、4。Gummel數，集電極電流，發射極摻雜濃度，大注入效應等對電流增益的影響。Gummel數: 對于一定的NE，共發射極電流增益反比于Gummel數集電極電流: 集電極電流很小, 發射效率很低，電流增益低,電流增益隨集電極電流的增加而增加基極電流達到理想區時，hFE增加到一個較高平區集電極電流更高，大注入條件，注入的載流子有效地增加了基區電導(摻雜),增加了基區向發射區的注入電流,使發射效率降低發射極摻雜濃度：隨著NE增加，能隙變窄，發射區少子增加，hFE減小； 重摻雜的發射區中，俄歇復合迅速增強，發射區少子壽命縮短，減少了發射區擴散長度，發射效率降低，電流增益降低。大注入效應（Kirik效應

17、）：大注入條件下高場區易位，大注入使有效基區寬度增加，增加了有效基區Gummel 數 ，使hFE降低5。晶體管的四種工作模式，各模式下的少數載流子分布。基區少子分布與偏壓的關系。+6。共基極組態和共發射極組態輸出特性的差別。共基極組態：1、在放大區，1, IC=IE , IC與VCB無關2、即使VCB0，過剩載流子仍被集電區手機，集電極電流保持恒定。3、是集電極電流=0，要對VBC加正壓，處在飽和模式下4、發射極開路，得到集電極飽和電流 ICO，遠小于正常pn結的反向電流5、VCB超過VBCBO會發生雪崩擊穿或擊穿效應共發射極：1、電流IC隨V CE的增加而增加,不飽和VCE增加，Early效

18、應（基區寬度調制效應），中性區寬度W下降，0升高2、當VCE很小時，集電極電流迅速降為03、基極開路時，集電極飽和電流ICEO遠大于ICBO，ICEO=0*ICBO 7。如何增加特征頻率，如何提高開關速度。特征頻率：窄基區，窄集電區，大電流電平。采用擴散工藝，獲得基區內建電場可降低B.所有的硅高頻晶體管都是n-p-n形式。減小發射結面積，減少發射結電容。開關速度：1。摻金，禁帶中心引入有效的產生-復合中心, 既不影響電流增益，又可有效地減小集電區少子壽命。2。保證集電結耐壓情況下，盡量降低外延層厚度，降低外延層電阻。3。減少結面積，減少基區寬度。4。適當增加IB5。盡量工作在臨界飽和狀態8。什

19、么是二次擊穿。什么是發射極電流集邊效應，如何解決。二次擊穿：（功率晶體管或高頻大功率晶體管突然燒毀或失效的重要原因）1）當集電極反向偏壓增加到某一 值時，集電極電流突然增加，出現擊穿2) 當集電極反向偏壓進一步增加，電流增加到某一臨界值時，晶體管上的壓降（VCE）突然降低，而電流繼續增加發射極電流集邊效應：（大電流工作下）在發射結正偏時，通過發射結的電流大部分都流向了集電極（是少數載流子的擴散電流），只有很小一部分流向基極。因為BJT存在一定的基極電阻，包括發射區正下方基區的橫向電阻（是一種擴展電阻）和發射區正下方以外基區的電阻；而基極電流是在基區中橫向流動的，則在擴展的基極電阻上將產生電壓降

20、，這就使得發射區正下方基區中各點的電位不一樣，即在發射結邊緣處的電位較高、在發射結中心處的電位較低（甚至為0）；于是，就造成發射結面上各點的電壓不同（發射結周圍邊緣處的電壓高，中心處的電壓低），從而使得發射結面上各點的注入電流密度也就不同發射結周圍邊緣處的電流密度大，中心處的電流密度0，即發射極電流基本上都集中到了發射結的周圍一圈，這就是發射極電流集邊效應。該效應實際上是由基極電阻所引起的，因此也稱為基極電阻自偏壓效應。解決方法：限制電流容量，使得不出現電流集邊效應；提高基區摻雜濃度，以減小基極電阻；提高發射極周長/面積比。第四章-MIS結構1. 理想MIS結構的定義,不同偏壓下的能帶圖像,

21、用表面勢取值范圍區分不同的情況。定義：1）在零偏置下，金屬功函數和半導體功函數之間的差為零。2）在任何偏置條件下，MIS結構中的電荷只有半導體中的電荷和鄰近絕緣體的金屬表面上的數目相等而符號相反的電荷。3）在直流偏置條件下，不存在通過絕緣體的載流子輸運，即絕緣體的電阻率為無窮大。s<0空穴積累 s=0 平帶條件 B>s>0 空穴耗盡 B=s 表面本征2B>s>0 弱反型 S>2B 強反型2. 半導體空間電荷密度隨表面勢yS變化的典型關系。3. 理想MIS系統的C-V特性曲線,不同偏壓和不同頻率的C-V關系。平帶電容, 表面耗盡區的最大寬度, 閾值電壓。1）左

22、側V<0，空穴積累，很小的ys的變化，引起大的Qs變化，有大的半導體微分電容。所以，總電容 絕緣體電容2）V<0，|V| 降低，半導體表面附近空間電荷區中空穴數減少，足夠低時，電荷量隨表面電勢變化減慢，CD減小，總電容減小。3) V=0, 平帶狀態(s=0), 半導體電容為平帶電容：4）V>0，耗盡開始，隨著外加偏壓的增加，耗盡區寬度增加，半導體電容減小。總電容減小。半導體表面耗盡時，+ 5）S=B 弱反型開始 S>2B 強反型開始4. 實際MOS二極管中, 影響理想C-V曲線的主要因素。考慮到不同因素的平帶電壓和閾值電壓表達式。有效凈電荷。1）金屬-半導體功函數差對A

23、l電極- P型半導體系統：m> s電子從金屬流向半導體, 半導體能帶向下彎曲 出現表面空穴耗盡層或N型反型層若想達到理想平帶狀態，則要加上一個相當于功函數差的電壓 VFB= ms =fVFB可正可負，理想的C-V特性曲線將沿電壓軸向右(>0)或向左(<0)移動VFB2）界面陷阱電荷 與 氧化層內部電荷I) 界面陷阱態密度Dit(電荷Qit )主要的形成原因是晶體表面周期性結構受到破壞, 用低溫（4500C）的氫退火加以鈍化考慮P型半導體，受主型界面態。設，平帶時沒有接收電子，中性。外加偏壓，反型，界面態降到費米能級下，接收電子，帶負電。帶負電的界面態，使C-V曲線向右移動，表

24、現為曲線沿電壓方向的延伸。（并非平移）Ii）氧化層內部電荷a) 固定氧化物電荷Qf 數值與氧化和退火條件以及硅晶向有關Qf=0，全部補償電荷來自電離施主。耗盡層寬度比較大。電容小。Qf >0，補償電荷一部分為Qf，剩下的為電離施主。 耗盡層寬度比較小。電容大。對耗盡區和弱反型區，Qf >0，C-V向更負偏壓移動。Qf <0，C-V向正向移動。(n型和p型規律相同)偏壓移動量b)可移動離子電荷Qm Qm有效凈電荷面密度 m-可移動離子的體電荷密度 d-氧化層厚度c) 氧化物陷阱電荷Qot 與SiO2中的缺陷有關X射線輻射或熱電子注入之類的方法形成對（p型Si，正偏），與理想情況

25、相比，同一表面勢下，外電壓小，C-V曲線向負方向移動：公式同上(正電荷等效于對半導體有一個附加的正柵偏壓，因此需要更負的柵偏壓來得到與原始半導體相同的能帶結果，新的平帶條件下，氧化層電場不再為0) 3）外界因素的影響溫度，光照，電離輻照，雪崩注入I）溫度：低溫下，產生過程慢：反型層建立慢，要有大偏壓，長時間平衡，才可建立。跟不上信號變化，C-V特性截止頻率低，<100Hz。影響反型層截止頻率高溫，產生過程快，截止頻率高。Ii）光照：強光時，反型區電容接近低頻值。1)促進少子的產生，少子產生時間降低。2)光子產生電子-空穴對，使恒定外電壓下的表面勢減少，空間電荷層寬度降低，電容增加。Iii

26、）電離輻射（射線，g射線）使SiO2中Si-O健斷裂，產生電子-空穴對。若外加正電場，電子à柵電極，空穴àSi-SiO2界面。電子遷移快，大部分流到外電路。空穴漂移慢，到界面附近被陷阱俘獲，成為輻射感生正氧化物電荷，引起平帶電壓移動，也引起 界面陷阱密度增加。IV）雪崩擊穿柵電壓足夠高，耗盡層內的載流子能量高到足以引起碰撞電離，在Si表面建立高能電子空穴對等離子體有些電子(或空穴）有足夠的能量可以越過界面的勢壘進入SiO24）絕緣層中的載流子輸運溫度電場足夠高 4種導電模型第四章-場效應晶體管1。場效應晶體管與雙極晶體管的主要區別。1）FET 為電壓控制器件; BJT 為電

27、流控制器件2）FET輸入阻抗高，實際上不需要輸入電流，在模擬開關電路，高輸入阻抗放大器和微波放大器中具有廣泛的應用。3）FET為單極器件，沒有少子存儲效應，適于高頻和高速工作4）在大電流時，FET具有負的溫度系數，隨著溫度的增加FET的電流減小，使整個器件溫度分布更加均勻5）制備工藝相對比較簡單，適合大規模集成電路。2。MOSFET, JFET, MESFET 的基本結構、基本原理、分類、輸出特性。以源接觸作為電壓參考點。若柵極未加電壓，從源到漏的電流是反向漏電流，溝道關斷。若柵極加足夠大的正電壓，MOS結構反型，表面反型層（溝道層），將源和漏連接，可通過大電流。改變柵壓，可調制溝道電導。襯底

28、是參考電壓還是反偏，可影響溝道電導。MISFET既可以是表面溝道，也可以是埋溝，主要是表面溝道耗盡型通常是采用埋溝，理論上，選擇合適的功函數，調節閾值電壓，也可實現。薄層電荷近似：在x方向，強反型時的反型層厚度為零。在x方向無壓降。當漏電壓VDD =0時，VGG =Vii +s溝道漏極壓降：漏極加電壓時，有電流通過反型層，則有電壓降，從源到漏，電壓從0到VD，逐漸增加。反型層中的電荷速度飽和在高場下，遷移率不再是常數，隨著VD的增加，載流子速度趨于飽和。表現也是電流開始時增加，然后達到飽和。但此時的飽和機理與恒定遷移率不同，在夾斷之前發生。彈道輸運當溝道長度與平均自由程同量級，或者小于時，溝道

29、載流子不再受到散射，不會因為散射而失掉從電場獲得的能量，其速度可以比飽和速度高很多-彈道輸運，或速度過沖。器件的電流和跨導都比速度飽和時高 ，這也是不斷縮小器件尺寸的動力。3。MOSFET的短溝道效應。a。線性區, 閾值電壓下跌，VT絕對值降低 用電荷共享模型解釋 QB 為了屏蔽柵壓VG，在半導體表面附近的電荷部分耗盡區電荷由源和漏來平衡，在溝道的源端和漏端，有些電荷的電力線中止在源和漏上不是柵上，由于電荷共享，QSC下降，VT下降 b。飽和區, 漏場感應勢壘下降（DIBL）VD很大，短溝道時，源和漏的耗盡層寬度之和約等于溝道長度，出現穿通，結果是在源和漏之間產生很大的漏電流。其原因是DIBL

30、效應，即源漏之間勢壘下降，短溝道時更明顯。c。本體穿通：隨著溝道長度的縮短，源結和漏結的耗盡層寬度與溝道長度相當，貫通時兩個耗盡層連在一起。柵極無法控制電流。 d。遷移率的變化（高場效應，表面散射）4。影響MOSFET閾值電壓的主要因素，如何調整閾值電壓。功函數差，固定氧化層電荷，襯底偏壓等影響理想閾值電壓 VFB是平帶電壓 VBS是襯底偏壓a) 離子注入溝道區控制摻雜濃度，可調整閾值電壓 進行硼離子注入，控制劑量峰值在SiO2 -Si界面，使VT增加b) 改變氧化層厚度，可調整閾值電壓 氧化層厚度增加，n溝MOSFET的閾值電壓更大，p溝更負。C）襯底偏壓會影響閾值電壓 襯源之間反偏，耗盡區

31、加寬，必須提高閾值電壓達到反型。d) 選擇適當的柵極材料調整功函數差第五章 發光器件1。發光二極管，半導體激光器，光探測器，太陽能電池：基本結構、原理。LED:（自發輻射）正向工作的pn結，是電致發光過程：正向偏壓，少子從結的兩側注入，在結的附近有高于平衡濃度的非平衡載流子(pn>ni2)，載流子復合發生。Pn結正向偏置,電子從n側注入，與從p側注入的空穴復合。激光器（受激輻射）材料要求：直接帶隙、低界面態異質結構晶格匹配（外延工藝）基本結構：被一些特殊設計的平面包圍的pn結。簡并型p-n結 ,正偏時,此區域分布反轉.導帶中有大量電子,價帶中有大量空穴.分布反轉:電子在較高能級的濃度大于在較低能級的濃度.光探測器(吸收) 將光信號轉變為電信號的半導體器件1）入射光產生載流子。2）通過電流增益，使載流子傳導和倍增。3）電流與外部電路相互作用，以提供輸出信號。光敏電阻 光電二極管:工作與反向偏壓下的pn結或金屬半導體接觸光信號打在光電二極管上時，耗盡區會將由光產生的電子-空穴對分離，有電流輸出到外電路。響應速度結必須非常接近表面寬耗盡區可吸收絕大多數的光，但渡越時間效應會限制頻率響應