Halbleiterphysik. Von Reinhold Paul VEB VERLAG TECHNIK BERLIN
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1 Halbleiterphysik Von Reinhold Paul VEB VERLAG TECHNIK BERLIN
2 INHALTSVERZEICHNIS Schreibweise und Formelzeichen der wichtigsten Größen Halbleiter Festkörper Eigenschaften elektronischer Halbleiter Metalle, Halbleiter, Isolatoren Eigenleitung. Störleitung Generation. Rekombination Präzisierung der Merkmale des elektronischen Halbleiters Elektrische Leitfähigkeit Leitfähigkeit Eigenleitung Störleitung. Gitterstörungen Massenwirkungsgesetz Neutralitätsbedingung Majoritäts- und Minoritätsträger Temperaturgang der Leitfähigkeit 35 Zusammenfassung zum Abschnitt 1 36 Wiederholungsfragen zum Abschnitt 1 36 Aufgaben zum Abschnitt Kristalle Kristallatome im Ruhezustand Kristallgitter Reziprokes Gitter Kristallstruktur wichtiger Halbleiter Schwingungen der Kristallatome Eindimensionales Gitter aus gleichartigen Atomen Gitter mit endlicher Anzahl gleicher Atome Eindimensionales Gitter mit zwei Atomgruppen Dreidimensionales Gitter Normalschwingungen. Energiebilanz Phononenspektren wichtiger Halbleiter. 70 Zusammenfassung zum Abschnitt 2 71 Wiederholungsfragen zum Abschnitt 2 72 Aufgaben zum Abschnitt 2 72
3 10 Inhaltsverzeichnis 3. Elektronen im Festkörper Bändertheorie Aussagen der Quantentheorie Elektronen im unendlich ausgedehnten linearen Gitter Verallgemeinerung im Dreidimensionalen Darstellung des Energiebandverlaufs Bandverlauf und Energieflächen Bandstruktur wichtiger Halbleiter Bestimmung der Bandstruktur Elektronen im endlich ausgedehnten linearen Gitter Bänderstruktur im Magnetfeld Übergang vom Einelektronen- zum Mehrelektronenmodell Bandstruktur und Bändermodell 125 Zusammenfassung zum Abschnitt Wiederholungsfragen zum Abschnitt Aufgaben zum Abschnitt Bandbesetzung im statistischen Gleichgewicht Thermodynamisches Gleichgewicht Verteilungsfunktionen Trägerdichte im Leit- und Valenzband Bandbesetzung im thermodynamischen Gleichgewicht Elektrostatisches Potential des Halbleiters Poissonsche Gleichung 171 Zusammenfassung zum Abschnitt 3.2.' 179 Wiederholungsfragen zum Abschnitt Aufgaben zum Abschnitt Transportvorgänge Dynamik des Kristallelektrons im gegebenen Quantenzustand Geschwindigkeit des Elektrons Kristallimpuls Beschleunigung des Kristallelektrons im Festkörper 191 Effektive Masse Kristallelektron bei äußerer Kraft Lochkonzept Phononen. Photonen Elektronenkollektiv im Nichtgleichgewicht Ladungs- und Energietransport Analyse der Transporterscheinungen Relaxationszeit und Streumechanismen Elektrische Vorgänge Transportgleichung Beweglichkeit und Streumechanismen Leitfähigkeit Diffusionskonstante Gleichgewicht zwischen Feld- und Diffusionsstrom Stromfluß und Fermi-Kante Abweichungen vom linearen S, IT-Zusammenhang Thermoelektrische Effekte Erscheinungsformen 248
4 Inhaltsverzeichnis Ergebnisse der Transporttheorie Stromdichte Thermoelektrische Koeffizienten Seebeck-Koeffizient (differentielle Thermospannung) Wärmeleitfähigkeit Peltier-Koeffizient Thomson-Koeffizient Anwendung thermoelektrischer Effekte Galvanomagnetische Effekte Erscheinungsformen ' Ergebnisse der Transporttheorie Stromgleichung Galvanomagnetische Koeffizienten Hall-Konstante Transversaler Magnetowiderstand Anwendungen 285 Zusammenfassung zum Abschnitt Wiederholungsfragen zum Abschnitt Aufgaben zum Abschnitt Nichtgleichgewichtsvorgänge Quasi-Fermi-Niveau Störungsprozesse Thermische Generation (Band-Band-Übergang) Innerer Fotoeffekt Generationsprozesse durch hochenergetische Strahlung und Teilchen Vervielfachüngsvorgänge (Stoßionisation) Innere Feldemission Grenzflächenbedingte Gleichgewichtsstörungen Magnetische Sperrschicht Rekombination Einteilung der Rekombinationsvorgänge Direkte Rekombination Indirekte Rekombination Auger-Prozesse Strahlende Rekombination Stationäre und nichtstationäre Nichtgleichgewichtszustände 345 Zusammenfassung zum Abschnitt Wiederholungsfragen zum Abschnitt Aufgaben zum Abschnitt Transport von Überschußträgern Grandgleichungssystem der inneren Elektronik von Festkörperbauelementen Maxwell-Gleichungen Materiegleichungen. Transportgleichungen Kontinuitätsgleichung Vereinfachung des allgemeinen Gleichungssystems Majoritätsstörung im Überschußhalbleiter Stationäre Dichtestörung 364
5 12 Inhaltsverzeichnis Zeitlicher Verlauf der Störung Minoritätsstörung im Überschußhalbleiter Stationäre Dichtestörung Zeitlicher Verlauf der Störung Ambipolare Vorgänge Störungen in Transportgebieten im stationären und nichtstationären Zustand Stationäre Dichtestörung im homogen dotierten Bahngebiet Stationäre Dichtestörung im inhomogen dotierten Bahngebiet Zeitlich periodische Dichtestörung im homogen dotierten Bahngebiet Zeitlich periodische Dichtestörung im inhomogen dotierten Bahngebiet Nichtstationäres Verhalten Störungen im Raumladegebiet. Raumladungsbegrenzter Stromfluß Stromflußmechanismen 423 Zusammenfassung zum Abschnitt Wiederholungsfragen zum Abschnitt Aufgaben zum Abschnitt Halbleiteroberfläche Oberflächenraumladungszone im thermodynamischen Gleichgewicht Trägerverteilung Feldstärke und Potential in der Raumladungszone Oberflächenladung Abweichungen vom Modell der idealen Halbleiteroberfläche Oberflächenzustände Austrittsarbeit an der Halbleiteroberfläche Oberflächenraumladungszone im Nichtgleichgewicht Oberflächenraumladungszone Oberflächenleitfähigkeit. Überschußträgerdichten Oberflächenrekombination Elektronenaustritt aus Halbleiteroberfiächen Einseitige thermische Stromdichte Lichtelektrische Elektronenemission Sekundäremission 468 Beispiele 469 Zusammenfassung zum Abschnitt Wiederholungsfragen zum Abschnitt Aufgaben zum Abschnitt Lösungen zu den Übungsaufgaben 481 Anhang 546 Literaturverzeichnis 550 Sachwörterverzeichnis 556
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