半導體中的電子狀態(tài)習題(編輯修改稿)
2025-04-20 23:10 本頁面
【文章內容簡介】 用下發(fā)生的定向運動，而擴散運動是由于濃度分布不均勻導致載流子從濃度高的地方向濃度底的方向的定向運動。前者的推動力是外電場，后者的推動力則是載流子的分布引起的。5漂移運動與擴散運動之間有什么聯系？非簡并半導體的遷移率與擴散系數之間有什么聯系？5解：漂移運動與擴散運動之間通過遷移率與擴散系數相聯系。而非簡并半導體的遷移率與擴散系數則通過愛因斯坦關系相聯系，二者的比值與溫度成反比關系。即5平均自由程與擴散長度有何不同？平均自由時間與非平衡載流子的壽命又有何不同？5答：平均自由程是在連續(xù)兩次散射之間載流子自由運動的平均路程。而擴散長度則是非平衡載流子深入樣品的平均距離。它們的不同之處在于平均自由程由散射決定，而擴散長度由擴散系數和材料的壽命來決定。 平均自由時間是載流子連續(xù)兩次散射平均所需的自由時間，非平衡載流子的壽命是指非平衡載流子的平均生存時間。前者與散射有關，散射越弱，平均自由時間越長；后者由復合幾率決定，它與復合幾率成反比關系。5證明非平衡載流子的壽命滿足，并說明式中各項的物理意義。證明：則在單位時間內減少的非平衡載流子數=在單位時間內復合的非平衡載流子數，即在小注入條件下，τ為常數，解方程（1），得到式中，Δp（0）為t=0時刻的非平衡載流子濃度。此式表達了非平衡載流子隨時間呈指數衰減的規(guī)律。 得證。5導出非簡并載流子滿足的愛因斯坦關系。5證明：假設這是n型半導體，雜質濃度和內建電場分布入圖所示E內穩(wěn)態(tài)時，半導體內部是電中性的，Jn=0即 對于非簡并半導體這就是非簡并半導體滿足的愛因斯坦關系。 得證。5間接復合效應與陷阱效應有何異同？答：間接復合效應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或缺陷能級Et而逐漸消失的效應，Et的存在可能大大促進載流子的復合；陷阱效應是指非平衡載流子落入位于禁帶中的雜質或缺陷能級Et中，使在Et上的電子或空穴的填充情況比熱平衡時有較大的變化，從引起Δn≠Δp，這種效應對瞬態(tài)過程的影響很重要。此外，最有效的復合中心在禁帶中央，而最有效的陷阱能級在費米能級附近。一般來說，所有的雜質或缺陷能級都有某種程度的陷阱效應，而且陷阱效應是否成立還與一定的外界條件有關。5光均勻照射在6的n型Si樣品上，電子空穴對的產生率為41021cm3s1，樣品壽命為8181。s。試計算光照前后樣品的電導率。解：光照前光照后 Δp=Gτ=（41021）（8106）=1017 cm3則答：。5證明非簡并的非均勻半導體中的電子電流形式為。5證明：對于非簡并的非均勻半導體由于 則同時 利用非簡并半導體的愛因斯坦關系，所以得證。5假設Si中空穴濃度是線性分布，在4181。m內的濃度差為21016cm3，試計算空穴的擴散電流密度。解： 答：╳105A/m2。51試證明在小信號條件下，本征半導體的非平衡載流子的壽命最長。證明：在小信號條件下，本征半導體的非平衡載流子的壽命而 所以 本征半導體的非平衡載流子的壽命最長。 得證。第六篇 半導體表面與MIS結構題解1. 在由n型半導體組成的MIS結構上加電壓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。3. 解釋什么是表面積累、表面耗盡和表面反型？7解：又因為 7解：（1） 表面積累：當金屬表面所加的電壓使得半導體表面出現多子積累時，這就是表面積累，其能帶圖和電荷分布如圖所示：（2） 表面耗盡：當金屬表面所加的電壓使得半導體表面載流子濃度幾乎為零時，這就是表面耗盡，其能帶圖和電荷分布如圖所示：（3）當金屬表面所加的電壓使得半導體表面的少子濃度比多子濃度多時，這就是表面反型，其能帶圖和電荷分布如圖所示：7解：理想MIS結構的高頻、低頻電容電壓特性曲線如圖所示；其中AB段對應表面積累，C到D段為表面耗盡，GH和EF對應表面反型。7解：使半導體表面達到強反型時加在金屬電極上的柵電壓就是開啟電壓。這時半導體的表面勢7答：當MIS結構的半導體能帶平直時，在金屬表面上所加的電壓就叫平帶電壓。平帶電壓是度量實際MIS結構與理想MIS結構之間的偏離程度的物理量，據此可以獲得材料功函數、界面電荷及分布等材料特性參數。7
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