半導(dǎo)體中的電子狀態(tài)習(xí)題-在線瀏覽
2025-05-11 23:10本頁面
【正文】 余的雜質(zhì)最后電離，這就是雜質(zhì)補償。第三篇 半導(dǎo)體中載流子的統(tǒng)計分布3對于某n型半導(dǎo)體，試證明其費米能級在其本征半導(dǎo)體的費米能級之上。證明：設(shè)nn為n型半導(dǎo)體的電子濃度，ni為本征半導(dǎo)體的電子濃度。3試分別定性定量說明：（1） 在一定的溫度下，對本征材料而言，材料的禁帶寬度越窄，載流子濃度越高；（2） 對一定的材料，當摻雜濃度一定時，溫度越高，載流子濃度越高。由公式：也可知道，溫度不變而減少本征材料的禁帶寬度，上式中的指數(shù)項將因此而增加，從而使得載流子濃度因此而增加。由公式可知，這時兩式中的指數(shù)項將因此而增加，從而導(dǎo)致載流子濃度增加。1016cm3的受主雜質(zhì)，這兩塊樣品的導(dǎo)電類型又將怎樣？3解：由 得： 可見，又因為 ，則1016cm3的受主雜質(zhì)，那么將出現(xiàn)雜質(zhì)補償，第一種半導(dǎo)體補償后將變?yōu)閜型半導(dǎo)體，第二種半導(dǎo)體補償后將近似為本征半導(dǎo)體。1016cm3的受主雜質(zhì)后，第一種半導(dǎo)體補償后將變?yōu)閜型半導(dǎo)體，第二種半導(dǎo)體補償后將近似為本征半導(dǎo)體。3解：由于雜質(zhì)基本全電離，雜質(zhì)補償之后，有效施主濃度則300K時，電子濃度 空穴濃度 費米能級為： 在400K時，根據(jù)電中性條件 和 得到：費米能級為：答： ，；400 。3解：假設(shè)載流子的有效質(zhì)量近似不變，則所以，由 ，有： 答：1080cm3，300 109cm3，1014cm3。3某摻施主雜質(zhì)的非簡并Si樣品，試求EF=（EC+ED）/2時施主的濃度。4對于重摻雜半導(dǎo)體和一般摻雜半導(dǎo)體，為何前者的遷移率隨溫度的變化趨勢不同？試加以定性分析。對一般摻雜半導(dǎo)體，由于雜質(zhì)濃度較低，電離雜質(zhì)散射基本可以忽略，起主要作用的是晶格振動散射，所以溫度越高，遷移率越低。影響遷移率的主要因素有能帶結(jié)構(gòu)（載流子有效質(zhì)量）、溫度和各種散射機構(gòu)。4解：Si的電阻率與溫度的變化關(guān)系可以分為三個階段：（1） 溫度很低時，電阻率隨溫度升高而降低。（2） 溫度進一步增加（含室溫），電阻率隨溫度升高而升高。對散射起主要作用的是晶格散射，遷移率隨溫度升高而降低，導(dǎo)致電阻率隨溫度升高而升高。 溫度再進一步增加，電阻率隨溫度升高而降低。當然，溫度超過器件的最高工作溫度時，器件已經(jīng)不能正常工作了。n≠181。4證明： 得證。（，）4解：故材料的電導(dǎo)率為：答：。通常所指的非平衡載流子是指非平衡少子。在非平衡狀態(tài)下，額外的產(chǎn)生、復(fù)合效應(yīng)會在宏觀現(xiàn)象中體現(xiàn)出來。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。而非簡并半導(dǎo)體的遷移率與擴散系數(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。而擴散長度則是非平衡載流子深入樣品的平均距離。 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。證明：則在單位時間內(nèi)減少的非平衡載流子數(shù)=在單位時間內(nèi)復(fù)合的非平衡載流子數(shù)，即此式表達了非平衡載流子隨時間呈指數(shù)衰減的規(guī)律。5導(dǎo)出非簡并載流子滿足的愛因斯坦關(guān)系。 得證。此外，最有效的復(fù)合中心在禁帶中央，而最有效的陷阱能級在費米能級附近。5光均勻照射在6的n型Si樣品上，電子空穴對的產(chǎn)生率為41021cm3s1，樣品壽命為8181。試計算光照前后樣品的電導(dǎo)率。5證明非簡并的非均勻半導(dǎo)體中的電子電流形式為。5假設(shè)Si中空穴濃度是線性分布，在4181。解： 答：╳105A/m2。證明：在小信號條件下，本征半導(dǎo)體的非平衡載流子的壽命而 得證。7解：使半導(dǎo)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。平帶電壓是度量實際MIS結(jié)構(gòu)與理想MIS結(jié)構(gòu)之間的偏離程度的物理量，據(jù)此可以獲得材料功函數(shù)、界面電荷及分布等材料特性參數(shù)。例如，當WmWs時，將導(dǎo)致CV特性向負柵壓方向移動。假設(shè)在SiO2中距離金屬 SiO2界面x處有一層正電荷，將導(dǎo)致CV特性向負柵壓方向移動?；謴?fù)平帶在金屬上所加的電壓就是：在實際半導(dǎo)體中，這兩種因素都同時存在時，所以實際MIS結(jié)構(gòu)的平帶電壓為一、選擇填空（含多項選擇）1. 與半導(dǎo)體相比較，絕緣體的價帶電子激發(fā)到導(dǎo)帶所需的能量（）A. 比半導(dǎo)體的大 B. 比半導(dǎo)體的小 C. 與半導(dǎo)體的相等2
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