半導(dǎo)體中的電子狀態(tài)習(xí)題-wenkub
2023-04-08 23:10:51 本頁面
【正文】 ，而B傾向于接受一個(gè)由價(jià)帶熱激發(fā)的電子。n型半導(dǎo)體的能帶圖如圖所示：其費(fèi)米能級(jí)位于禁帶上方2什么叫受主？什么叫受主電離？受主電離前后有何特征？試舉例說明之，并用能帶圖表征出p型半導(dǎo)體。施主電離成為帶正電離子（中心）的過程就叫施主電離。第二篇 半導(dǎo)體中的雜質(zhì)和缺陷能級(jí)習(xí)題2什么叫淺能級(jí)雜質(zhì)？它們電離后有何特點(diǎn)？解：淺能級(jí)雜質(zhì)是指其雜質(zhì)電離能遠(yuǎn)小于本征半導(dǎo)體的禁帶寬度的雜質(zhì)。 GaAs： a）Eg（300K）= ，Eg (0K) = ；b）直接能隙結(jié)構(gòu)；c）Eg負(fù)溫度系數(shù)特性： dEg/dT = 104eV/K； 15某一維晶體的電子能帶為其中E0=3eV，晶格常數(shù)a=5х1011m。解：（1） 1 試指出空穴的主要特征。解：電子的共有化運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致孤立原子的能級(jí)形成能帶，即允帶和禁帶。 解：在一定溫度下，價(jià)帶電子獲得足夠的能量（≥Eg）被激發(fā)到導(dǎo)帶成為導(dǎo)電電子的過程就是本征激發(fā)。其結(jié)果是在半導(dǎo)體中出現(xiàn)成對(duì)的電子空穴對(duì)。溫度升高，則電子的共有化運(yùn)動(dòng)加劇，導(dǎo)致允帶進(jìn)一步分裂、變寬；允帶變寬，則導(dǎo)致允帶與允帶之間的禁帶相對(duì)變窄。解：空穴是未被電子占據(jù)的空量子態(tài)，被用來描述半滿帶中的大量電子的集體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，是準(zhǔn)粒子。 Ge、Si: a）Eg (Si：0K) = ；Eg (Ge：0K) = ； b）間接能隙結(jié)構(gòu)c）禁帶寬度Eg隨溫度增加而減小； （2）求：（1）能帶寬度；（2）能帶底和能帶頂?shù)挠行з|(zhì)量。它們電離后將成為帶正電（電離施主）或帶負(fù)電（電離受主）的離子，并同時(shí)向?qū)峁╇娮踊蛳騼r(jià)帶提供空穴。施主電離前不帶電，電離后帶正電。解：半導(dǎo)體中摻入受主雜質(zhì)后，受主電離后將成為帶負(fù)電的離子，并同時(shí)向價(jià)帶提供空穴，這種雜質(zhì)就叫受主。這個(gè)過程就是受主電離。例如，在常溫情況下，╳1010cm3。如ⅢⅤ族GaAs中摻Ⅳ族Si。淺能級(jí)雜質(zhì)在半導(dǎo)體中起施主或受主的作用。即EFnEFi。3解：(1) 在一定的溫度下，對(duì)本征材料而言，材料的禁帶寬度越窄，則躍遷所需的能量越小，所以受激發(fā)的載流子濃度隨著禁帶寬度的變窄而增加。31016cm3，試分別求出其中的空穴的濃度和費(fèi)米能級(jí)的相對(duì)位置，并判斷樣品的導(dǎo)電類型。31017cm3的Si材料，試求溫度分別為300K和400K時(shí)此材料的載流子濃度和費(fèi)米能級(jí)的相對(duì)位置。31016cm3，試計(jì)算300K時(shí)的電子濃度和空穴濃度各為多少？解：在300K時(shí)，因?yàn)镹D10ni，因此雜質(zhì)全電離n0=ND≈1016cm3答： 103cm3。第四篇半導(dǎo)體的導(dǎo)電性習(xí)題4何謂遷移率？影響遷移率的主要因素有哪些？ 4解：遷移率是單位電場(chǎng)強(qiáng)度下載流子所獲得的漂移速率。因?yàn)檫@時(shí)本征激發(fā)極弱，可以忽略；載流子主要來源于雜質(zhì)電離，隨著溫度升高，載流子濃度逐步增加，相應(yīng)地電離雜質(zhì)散射也隨之增加，從而使得遷移率隨溫度升高而增大，導(dǎo)致電阻率隨溫度升高而降低。（3） 4證明當(dāng)181。4109kg的Sb，設(shè)雜質(zhì)全部電離，試求出此材料的電導(dǎo)率。熱平衡狀態(tài)下半導(dǎo)體的載流子濃度是一定的，產(chǎn)生與復(fù)合處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，躍遷引起的產(chǎn)生、復(fù)合不會(huì)產(chǎn)生宏觀效應(yīng)。5漂移運(yùn)動(dòng)與擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)之間有什么聯(lián)系？非簡(jiǎn)并半導(dǎo)體的遷移率與擴(kuò)散系數(shù)之間有什么聯(lián)系？5解：漂移運(yùn)動(dòng)與擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)之間通過遷移率與擴(kuò)散系數(shù)相聯(lián)系。它們的不同之處在于平均自由程由散射決定，而擴(kuò)散長(zhǎng)度由擴(kuò)散系數(shù)和材料的壽命來決定。5證明非平衡載流子的壽命滿足，并說明式中各項(xiàng)的物理意義。 得證。5間接復(fù)合效應(yīng)與陷阱效應(yīng)有何異同？答：間接復(fù)合效應(yīng)是指非平衡載流子通過位于禁帶中特別是位于禁帶中央的雜質(zhì)或缺陷能級(jí)Et而逐漸消失的效應(yīng)，Et的存在可能大大促進(jìn)載流子的復(fù)合；陷阱效應(yīng)是指非平衡載流子落入位于禁帶中的雜質(zhì)或缺陷能級(jí)Et中，使在Et上的電子或空穴的填充情況比熱平衡時(shí)有較大的變化，從引起Δn≠Δp，這種效應(yīng)對(duì)瞬態(tài)過程的影響很重要。s。5證明：對(duì)于非簡(jiǎn)并的非均勻半導(dǎo)體由于 則同時(shí) 利用非簡(jiǎn)并半導(dǎo)體的愛因斯坦關(guān)系，所以得證。51試證明在小信號(hào)條件下，本征半導(dǎo)體的非平衡載流子的壽命最長(zhǎng)。第六篇 半導(dǎo)體表面與MIS結(jié)構(gòu)題解1. 在由n型半導(dǎo)體組成的MIS結(jié)構(gòu)上加電壓Vg，分析其表面空間電荷層狀態(tài)隨VG變化的情況，并解釋其C－V曲線。這時(shí)半導(dǎo)體的表面勢(shì)7答：當(dāng)MIS結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體能帶平直時(shí)，在金屬表面上所加的電壓就叫平帶電壓。如圖恢復(fù)平帶在金屬上所加的電壓就是（2）界面電荷。（已知：室溫下，ni≈1010cm－3，570K時(shí)，ni≈21017cm－3） A. 1014cm－3 B. 1015
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