半導(dǎo)體物理復(fù)習(xí)要點(diǎn)答案-在線瀏覽
2025-03-03 18:45本頁面
【正文】 的電子系統(tǒng)稱為非簡并性系統(tǒng)，服從 費(fèi)米分布 的電子系統(tǒng)稱為簡并性系統(tǒng)。39． 費(fèi)米能級(jí)位置一般利用 電中性 條件求得，確定了費(fèi)米能級(jí)位置，就可求得一定溫度下的電子及空穴 濃度 。二、論述題 1. 簡要說明載流子有效質(zhì)量的定義和作用？答：能帶中電子或空穴的有效質(zhì)量m*的定義式為： 有效質(zhì)量m*與能量函數(shù)E(k)對(duì)于波矢k的二次微商， 即能帶在某處的曲率成反比； 能帶越窄，曲率越小，有效質(zhì)量越大，能帶越寬，曲率越大，有效質(zhì)量越??； 在能帶頂部，曲率小于零，則有效質(zhì)量為負(fù)值，在能帶底部，曲率大于零，則有效質(zhì)量為正值。 2. 簡要說明費(fèi)米能級(jí)的定義、作用和影響因素？答：電子在不同能量量子態(tài)上的統(tǒng)計(jì)分布概率遵循費(fèi)米分布函數(shù)： 費(fèi)米能級(jí)EF是確定費(fèi)米分布函數(shù)的一個(gè)重要物理參數(shù)，在絕對(duì)零度是，費(fèi)米能級(jí)EF反映了未占和被占量子態(tài)的能量分界線，在某有限溫度時(shí)的費(fèi)米能級(jí)EF反映了量子態(tài)占據(jù)概率為二分之一時(shí)的能量位置。 費(fèi)米能級(jí)EF的物理意義是處于熱平衡狀態(tài)的電子系統(tǒng)的化學(xué)勢，即在不對(duì)外做功的情況下，系統(tǒng)中增加一個(gè)電子所引起的系統(tǒng)自由能的變化。只有確定了費(fèi)米能級(jí)EF就可以統(tǒng)計(jì)得到半導(dǎo)體導(dǎo)帶中的電子濃度和價(jià)帶中的空穴濃度。4. 試定性分析Si的電阻率與溫度的變化關(guān)系。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。在這一溫度范圍內(nèi)，雜質(zhì)已經(jīng)全部電離，同時(shí)本征激發(fā)尚不明顯，故載流子濃度基本沒有變化。 （3） 溫度再進(jìn)一步增加，電阻率隨溫度升高而降低。當(dāng)然，溫度超過器件的最高工作溫度時(shí)，器件已經(jīng)不能正常工作了。前者的推動(dòng)力是外電場，后者的推動(dòng)力則是載流子的分布引起的。而非簡并半導(dǎo)體的遷移率與擴(kuò)散系數(shù)則通過愛因斯坦關(guān)系相聯(lián)系，二者的比值與溫度成反比關(guān)系。答：載流子遷移率m反映了單位電場強(qiáng)度下載流子的平均漂移速度，其定義式為：； 其單位為：cm2/Vs 半導(dǎo)體載流子遷移率的計(jì)算公式為： 其大小與能帶中載流子的有效質(zhì)量成反比，與載流子連續(xù)兩次散射間的平均自由時(shí)間成正比。 ，并說明其與pn結(jié)二極管的異同。 肖特基勢壘二極管和pn結(jié)二極管具有類似的電流電壓關(guān)系，即都具有單向?qū)щ娦?；但兩者有如下區(qū)別：pn結(jié)二極管正向?qū)娏饔蓀區(qū)和n區(qū)的少數(shù)載流子承擔(dān)， 即從p區(qū)注入n區(qū)的空穴和從n區(qū)注入p區(qū)的電子組成。而肖特基勢壘二極管的正向?qū)娏髦饕砂雽?dǎo)體中的多數(shù)載流子進(jìn)入金屬形成的，從半導(dǎo)體中越過界面進(jìn)入金屬的電子并不發(fā)生積累，而是直接成為漂移電流而流走。 此外，肖特基勢壘二極管對(duì)于同樣的電流， 具有較低的正向?qū)妷骸?. 請(qǐng)解釋什么是歐姆接觸？如何實(shí)現(xiàn)？歐姆接觸是指不產(chǎn)生明顯的附加阻抗的，接觸電阻很小的金屬與半導(dǎo)體的非整流接觸。 不考慮表面態(tài)的影響，若金屬功函數(shù)小于半導(dǎo)體功函數(shù)，金屬和n型半導(dǎo)體接觸可形成反阻擋層；若金屬功函數(shù)大于半導(dǎo)體功函數(shù)，則金屬和p型半導(dǎo)體接觸可形成反阻擋層；理論上，選擇適當(dāng)功函數(shù)的金屬材料即可形成歐姆接觸。因此，不能用選擇金屬材料的辦法來形成歐姆接觸。重?fù)诫s半導(dǎo)體的勢壘區(qū)寬度變得很薄，因此電子可以通過量子隧道效應(yīng)穿過勢壘形成相當(dāng)大的隧道電流，此時(shí)接觸電阻可以很小，從而可以形成良好的歐姆接觸。答：半導(dǎo)體中摻入施主雜質(zhì)后，施主電離后將成為帶正電離子，并同時(shí)向?qū)峁╇娮?，這種雜質(zhì)就叫施主。施主電離前不帶電，電離后帶正電。這個(gè)過程就是施主電離。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。受主電離前帶不帶電，電離后帶負(fù)電。這個(gè)過程就是受主電離。答：(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。 （2）對(duì)一定的材料，
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