1.1 半導體材料
硅器件在室溫下有較佳的特性，且高品質(zhì)的硅氧化層可由熱氧化的方式生長，價格低廉，豐度僅次于氧，工藝發(fā)展最為完善。
砷化鎵適用于高速和光電器件。
1.2 基本晶體結(jié)構(gòu)
晶格：晶體中原子的周期性排列
Si、Ge金剛石結(jié)構(gòu)（兩個面心立方沿對角線），共價鍵、正四面體
只有釙（polonium）屬于簡立方結(jié)構(gòu)
密度=每立方厘米中的原子數(shù)x每摩爾原子質(zhì)量/阿伏伽德羅常數(shù)
密勒指數(shù)定義：
①找出晶面在直角坐標系中三個坐標軸上的截距（以晶格常數(shù)為單位）
②取三個截距值的倒數(shù)，并將其化為最小的整數(shù)比
③將此結(jié)果以“（hkl）”表示，即為這個晶面的密勒指數(shù)
1.3 共價鍵
一個自由電子產(chǎn)生的同時，會在共價鍵中留下一個空位，這個空位可以由鄰近的一個價電子填充，從而產(chǎn)生空位的移動，可以把這個空位抽象成類似于電子的一種粒子，這種虛構(gòu)的粒子稱為空穴。
1.4 能帶
Si禁帶寬度1.12eV，對應(yīng)波長nm
如果導帶底位于p=0處，這意味著晶體中電子的有效質(zhì)量在每個晶向上都是相同的，同時，這也表明電子的運動情況與晶向無關(guān)。如果導帶底位于，那么晶體中電子的特性在不同晶向上是不統(tǒng)一的。一般來說，極性（含部分離子鍵特性）半導體中，導帶底傾向于出現(xiàn)在p=0處，這與晶格結(jié)構(gòu)以及價鍵的離子性成分所占比例有關(guān)。
間接帶隙需能量Eg，動量
Pc
發(fā)光管二極管和半導體激光器需要直接帶隙半導體高效地產(chǎn)生光子。
1.5 本征載流子濃度
載流子：參與導電的電子和空穴
產(chǎn)生：①本征激發(fā)：電子從價帶躍遷到導帶，形成導帶電子和價帶空穴。
? ? ? ? ?? ②雜質(zhì)電離：當電子從施主能級躍遷到導帶時產(chǎn)生導帶電子，當電子從價帶激發(fā)到受主能級時產(chǎn)生價帶空穴。
當半導體的溫度大于絕對零度時，就有電子從價帶激發(fā)到導帶中，同時，價帶中產(chǎn)生空穴，這就是本征激發(fā)，電子、空穴成對出現(xiàn)。
當半導體中的雜質(zhì)數(shù)量遠小于由熱激發(fā)產(chǎn)生的電子和空穴時，這種半導體稱為本征半導體。
本征半導體中的電子濃度（即單位體積中的電子數(shù)），首先計算能量內(nèi)的電子濃度。濃度n(E)由單位體積內(nèi)允許的能態(tài)密度N（E）*電子占據(jù)此能量范圍的幾率F（E）的乘積得出。
? ? ? ，n的單位
，N（E）單位
一個電子占據(jù)能量為E的能態(tài)的幾率可由費米狄拉克分布函數(shù)得出：
k是玻爾茲曼常數(shù)，T是以開爾文為單位的絕對溫度，費米能級是電子占據(jù)率為1/2時的能級能量。
對于本征半導體而言，導帶中每單位體積的電子數(shù)與價帶中每單位體積的空穴數(shù)相同；即n=p=ni，ni稱為本征載流子濃度。
一定的半導體材料，其本征載流子濃度ni隨溫度上升而迅速增加；不同的半導體材料在同一溫度下，Eg越大，ni越小。
1.6 施主與受主
空穴是由于電子缺失產(chǎn)生的帶正電荷的“準粒子”。
有效雜質(zhì)濃度是經(jīng)過補償之后，半導體中的凈雜質(zhì)濃度。
當半導體被摻入雜質(zhì)時，半導體變成非本征的（extrinsic），而且被引入了雜質(zhì)能級。
雜質(zhì)原子成為晶格中的缺陷，破壞了晶格的周期性，帶隙內(nèi)出現(xiàn)了原先被禁止的能級，換句話說，雜質(zhì)原子將在帶隙中引入一個或多個能級。
非簡并半導體：費米能級至少比Ev高3kT，或比Ec低3kT。
簡并半導體：當摻雜濃度等于或高于相應(yīng)的導帶或價帶有效態(tài)密度時，對于很高摻雜的n型或p型半導體，費米能級將高于Ec或低于Ev，這種半導體是簡并半導體。高摻雜的重要特點是禁帶寬度變窄效應(yīng)。
完全電離情況下：電子濃度為,
同理，完全電離情況下：空穴濃度為，
以本征載流子濃度ni及本征費米能級Ei來表示電子和空穴濃度：
熱平衡情況下，上式對于本征和非本征、非簡并半導體都適用。
當溫度上升時，費米能級接近本征能級，即半導體變得本征化。
在低溫時，晶體中的熱激發(fā)不足以電離所有的施主雜質(zhì)，有些電子被“凍結(jié)（frozen）”在施主能級中，因此電子濃度小于施主濃度。溫度上升之后，施主雜質(zhì)能夠完全電離（n=Nd），當溫度繼續(xù)上升，電子濃度在一段很寬的溫度范圍內(nèi)保持恒定，這段區(qū)域被稱為非本征區(qū)，然而，當溫度繼續(xù)上升至某一溫度值時，本征載流子濃度將增加得與施主濃度可比。超過此溫度后，半導體將本征化，本征化的溫度取決于雜質(zhì)濃度和禁帶寬度。
