半导体物理答案
半导体物理课后习题答案(精)

第一章习题1.设晶格常数为a的一维晶格,导带极小值附近能量Ec(k)和价带极大值附近能量EV(k)分别为:h2k2h2(k-k1)2h2k213h2k2Ec= +,EV(k)=-3m0m06m0m0m0为电子惯性质量,k1=(1)禁带宽度;(2)导带底电子有效质量;(3)价带顶电子有效质量;(4)价带顶电子跃迁到导带底时准动量的变化解:(1)导带:2 2k2 2(k-k1)由+=03m0m03k14d2Ec2 22 28 22=+=>03m0m03m0dk得:k=所以:在k=价带:dEV6 2k=-=0得k=0dkm0d2EV6 2又因为=-<0,所以k=0处,EV取极大值2m0dk2k123=0.64eV 因此:Eg=EC(k1)-EV(0)=412m02=2dECdk23m0 8πa,a=0.314nm。
试求: 3k处,Ec取极小值4 (2)m*nC=3k=k14(3)m*nV 2=2dEVdk2=-k=01m06(4)准动量的定义:p= k所以:∆p=( k)3k=k14 3-( k)k=0= k1-0=7.95⨯10-25N/s42. 晶格常数为0.25nm的一维晶格,当外加102V/m,107 V/m的电场时,试分别计算电子自能带底运动到能带顶所需的时间。
解:根据:f=qE=h(0-∆t1=-1.6⨯10∆k ∆k 得∆t= ∆t-qEπa)⨯10)=8.27⨯10-13s2-19=8.27⨯10-8s (0-∆t2=π-1.6⨯10-19⨯107第三章习题和答案100π 21. 计算能量在E=Ec到E=EC+ 之间单位体积中的量子态数。
*22mLn31*2V(2mng(E)=(E-EC)2解232πdZ=g(E)dEdZ 单位体积内的量子态数Z0=V22100π 100h Ec+Ec+32mnl8mnl1*2(2mn1V Z0=g(E)dE=⎰(E-EC)2dE23⎰VEC2π EC 23100h*2 =V(2mn2(E-E)Ec+8m*L2Cn32π2 3Ecπ =10003L32. 试证明实际硅、锗中导带底附近状态密度公式为式(3-6)。
半导体物理与器件课后练习题含答案

半导体物理与器件课后练习题含答案1. 简答题1.1 什么是p型半导体?答案: p型半导体是指通过加入掺杂物(如硼、铝等)使得原本的n型半导体中含有空穴,从而形成的半导体材料。
具有p型性质的半导体材料被称为p型半导体。
1.2 什么是n型半导体?答案: n型半导体是指通过加入掺杂物(如磷、锑等)使得原本的p型半导体中含有更多的自由电子,从而形成的半导体材料。
具有n型性质的半导体材料被称为n型半导体。
1.3 什么是pn结?答案: pn结是指将p型半导体和n型半导体直接接触形成的结构。
在pn结的界面处,p型半导体中的空穴和n型半导体中的自由电子会相互扩散,形成空间电荷区,从而形成一定的电场。
当外加正向电压时,电子和空穴在空间电荷区中相遇,从而发生复合并产生少量电流;而当外加反向电压时,电场反向,空间电荷区扩大,从而形成一个高电阻的结,电流几乎无法通过。
2. 计算题2.1 若硅片的掺杂浓度为1e16/cm³,电子迁移率为1350 cm²/Vs,电离能为1.12 eV,则硅片的载流子浓度为多少?解题过程:根据硅片的掺杂浓度为1e16/cm³,可以判断硅片的类型为n型半导体。
因此易知载流子为自由电子。
根据电离能为1.12 eV,可以推算出自由电子的有效密度为:n = N * exp(-Eg / (2kT)) = 6.23e9/cm³其中,N为硅的密度,k为玻尔兹曼常数(1.38e-23 J/K),T为温度(假定为室温300K),Eg为硅的带隙(1.12 eV)。
因此,载流子浓度为1e16 + 6.23e9 ≈ 1e16 /cm³。
2.2 假设有一n+/p结的二极管,其中n+区的掺杂浓度为1e19/cm³,p区的掺杂浓度为1e16/cm³,假设该二极管在正向电压下的漏电流为1nA,求该二极管的有效面积。
解题过程:由于该二极管的正向电压下漏电流为1nA,因此可以利用肖特基方程计算出它的开启电压:I = I0 * (exp(qV / (nkT)) - 1)其中,I0为饱和漏电流(假定为0),q为电子电荷量,V为电压,n为调制系数(一般为1),k为玻尔兹曼常数,T为温度。
半导体物理学(第七版)课后习题答案.doc

半导体物理学(第七版)课后习题答案.doc半导体物理习题解答1-1.(P 32)设晶格常数为a 的一维晶格,导带极小值附近能量E c (k )和价带极大值附近能量E v (k )分别为:E c (k)=0223m k h +022)1(m k k h -和E v (k)= 0226m k h -0223m k h ;m 0为电子惯性质量,k 1=1/2a ;a =0.314nm 。
试求:①禁带宽度;②导带底电子有效质量;③价带顶电子有效质量;④价带顶电子跃迁到导带底时准动量的变化。
[解] ①禁带宽度Eg根据dk k dEc )(=0232m k h +012)(2m k k h -=0;可求出对应导带能量极小值E min 的k 值:k min =143k ,由题中E C 式可得:E min =E C (K)|k=k min =2104k m h ;由题中E V 式可看出,对应价带能量极大值Emax 的k 值为:k max =0;并且E min =E V (k)|k=k max =02126m k h ;∴Eg =E min -E max =021212m k h =20248a m h =112828227106.1)1014.3(101.948)1062.6(----=0.64eV ②导带底电子有效质量m n0202022382322m h m h m h dkE d C =+=;∴ m n =022283/m dk E d h C= ③价带顶电子有效质量m ’02226m h dk E d V -=,∴0222'61/m dk E d h m Vn-== ④准动量的改变量h △k =h (k min -k max )= ahk h 83431=[毕] 1-2.(P 33)晶格常数为0.25nm 的一维晶格,当外加102V/m ,107V/m 的电场时,试分别计算电子自能带底运动到能带顶所需的时间。
半导体物理试题及答案

半导体物理试题及答案一、单项选择题(每题2分,共20分)1. 半导体材料的导电能力介于导体和绝缘体之间,这是由于()。
A. 半导体的原子结构B. 半导体的电子结构C. 半导体的能带结构D. 半导体的晶格结构答案:C2. 在半导体中,电子从价带跃迁到导带需要()。
A. 吸收能量B. 释放能量C. 吸收光子D. 释放光子答案:A3. PN结形成的基础是()。
A. 杂质掺杂B. 温度变化C. 压力变化D. 磁场变化答案:A4. 半导体器件中的载流子主要是指()。
A. 电子B. 空穴C. 电子和空穴D. 光子答案:C5. 半导体的掺杂浓度越高,其导电性能()。
A. 越好B. 越差C. 不变D. 先变好再变差答案:A二、填空题(每题2分,共20分)1. 半导体的导电性能可以通过改变其________来调节。
答案:掺杂浓度2. 半导体的能带结构中,价带和导带之间的能量差称为________。
答案:带隙3. 在半导体中,电子和空穴的复合现象称为________。
答案:复合4. 半导体器件中的二极管具有单向导电性,其导通方向是从________到________。
答案:阳极阴极5. 半导体的PN结在外加正向电压时,其内部电场会________。
答案:减弱三、简答题(每题10分,共30分)1. 简述半导体的掺杂原理。
答案:半导体的掺杂原理是指通过向半导体材料中掺入少量的杂质元素,改变其电子结构,从而调节其导电性能。
掺入的杂质元素可以是施主杂质(如磷、砷等),它们会向半导体中引入额外的电子,形成N型半导体;也可以是受主杂质(如硼、铝等),它们会在半导体中形成空穴,形成P型半导体。
2. 描述PN结的工作原理。
答案:PN结是由P型半导体和N型半导体结合而成的结构。
在PN结中,P型半导体的空穴会向N型半导体扩散,而N型半导体的电子会向P型半导体扩散。
由于扩散作用,会在PN结的交界面形成一个内建电场,该电场会阻止更多的载流子通过PN结。
《半导体物理》习题答案第八章

第8章 半导体表面与MIS 结构2.对于电阻率为8cm Ω⋅的n 型硅,求当表面势0.24s V V =-时耗尽层的宽度。
解:当8cm ρ=Ω⋅时:由图4-15查得1435.810D N cm -=⨯∵22D d s rs qN x V εε=-,∴1022()rs s d D V x qN εε=-代入数据:11141352219145211.68.85100.24 4.9210()()7.3101.610 5.8109.2710d x cm -----⨯⨯⨯⨯⨯==⨯⨯⨯⨯⨯3.对由电阻率为5cm Ω⋅的n 型硅和厚度为100nm 的二氧化硅膜组成的MOS 电容,计算其室温(27℃)下的平带电容0/FB C C 。
解:当5cm ρ=Ω⋅时,由图4-15查得143910D N cm -=⨯;室温下0.026eV kT =,0 3.84r ε=(SiO 2的相对介电系数) 代入数据,得:1141/20002197722110.693.84(11.68.85100.026)11()11.6 1.61010010310FBr rs rs A C C kT q N d εεεε---===⨯⨯⨯+⋅+⨯⨯⨯⨯⨯此结果与图8-11中浓度为1⨯1015/cm 3的曲线在d 0=100nm 的值非常接近。
4. 导出理想MIS 结构的开启电压随温度变化的表示式。
解:按定义,开启电压U T 定义为半导体表面临界强反型时加在MOS 结构上的电压,而MOS结构上的电压由绝缘层上的压降U o 和半导体表面空间电荷区中的压降U S (表面势)两部分构成,即oST S Q U U C =-+ 式中,Q S 表示在半导体表面的单位面积空间电荷区中强反型时的电荷总数,C o 单位面积绝缘层的电容,U S 为表面在强反型时的压降。
U S 和Q S 都是温度的函数。
以p 型半导体为例,强反型时空间电荷区中的电荷虽由电离受主和反型电子两部分组成,且电子密度与受主杂质浓度N A 相当,但反型层极薄,反型电子总数远低于电离受主总数,因而在Q S 中只考虑电离受主。
半导体物理习题答案完整版

半导体物理习题答案 HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】第一章半导体中的电子状态例1.证明:对于能带中的电子,K状态和-K状态的电子速度大小相等,方向相反。
即:v(k)= -v(-k),并解释为什么无外场时,晶体总电流等于零。
解:K状态电子的速度为:(1)同理,-K状态电子的速度则为:(2)从一维情况容易看出:(3)同理有:(4)(5)将式(3)(4)(5)代入式(2)后得:(6)利用(1)式即得:v(-k)= -v(k)因为电子占据某个状态的几率只同该状态的能量有关,即:E(k)=E(-k)故电子占有k状态和-k状态的几率相同,且v(k)=-v(-k)故这两个状态上的电子电流相互抵消,晶体中总电流为零。
例2.已知一维晶体的电子能带可写成:式中,a为晶格常数。
试求:(2)能带底部和顶部电子的有效质量。
解:(1)由E(k)关系(1)(2)令得:当时,代入(2)得:对应E(k)的极小值。
当时,代入(2)得:对应E(k)的极大值。
根据上述结果,求得和即可求得能带宽度。
故:能带宽度(3)能带底部和顶部电子的有效质量:习题与思考题:1 什么叫本征激发温度越高,本征激发的载流子越多,为什么试定性说明之。
2 试定性说明Ge、Si的禁带宽度具有负温度系数的原因。
3 试指出空穴的主要特征。
4 简述Ge、Si和GaAs的能带结构的主要特征。
5 某一维晶体的电子能带为其中E0=3eV,晶格常数a=5×10-11m。
求:(2)能带底和能带顶的有效质量。
6原子中的电子和晶体中电子受势场作用情况以及运动情况有何不同原子中内层电子和外层电子参与共有化运动有何不同7晶体体积的大小对能级和能带有什么影响?8描述半导体中电子运动为什么要引入“有效质量”的概念?用电子的惯性质量描述能带中电子运动有何局限性?9 一般来说,对应于高能级的能带较宽,而禁带较窄,是否如此为什么10有效质量对能带的宽度有什么影响?有人说:“有效质量愈大,能量密度也愈大,因而能带愈窄。
半导体器件物理复习题答案

半导体器件物理复习题答案一、选择题1. 半导体材料中,导电性介于导体和绝缘体之间的是:A. 导体B. 绝缘体C. 半导体D. 超导体答案:C2. PN结形成后,其空间电荷区的电场方向是:A. 由N区指向P区B. 由P区指向N区C. 垂直于PN结界面D. 与PN结界面平行答案:B3. 在室温下,硅的本征载流子浓度大约是:A. \(10^{10}\) cm\(^{-3}\)B. \(10^{12}\) cm\(^{-3}\)C. \(10^{14}\) cm\(^{-3}\)D. \(10^{16}\) cm\(^{-3}\)答案:D二、简答题1. 解释什么是PN结,并简述其工作原理。
答案:PN结是由P型半导体和N型半导体接触形成的结构。
P型半导体中空穴是多数载流子,N型半导体中电子是多数载流子。
当P型和N型半导体接触时,由于扩散作用,空穴和电子会向对方区域扩散,形成空间电荷区。
在空间电荷区,由于电荷的分离,产生一个内建电场,这个电场的方向是从N区指向P区。
这个内建电场会阻止进一步的扩散,最终达到动态平衡,形成PN结。
2. 描述半导体中的扩散和漂移两种载流子运动方式。
答案:扩散是指由于浓度梯度引起的载流子从高浓度区域向低浓度区域的运动。
漂移则是指在外加电场作用下,载流子受到电场力的作用而产生的定向运动。
扩散和漂移共同决定了半导体中的电流流动。
三、计算题1. 假设一个PN结的内建电势差为0.7V,求其空间电荷区的宽度。
答案:设PN结的空间电荷区宽度为W,内建电势差为Vbi,则有:\[ V_{bi} = \frac{qN_{A}N_{D}}{2\varepsilon}W \] 其中,q是电子电荷量,\( N_{A} \)和\( N_{D} \)分别是P型和N型半导体中的掺杂浓度,\( \varepsilon \)是半导体的介电常数。
通过这个公式可以计算出空间电荷区的宽度W。
四、论述题1. 论述半导体器件中的载流子注入效应及其对器件性能的影响。
半导体物理课后习题答案(精)

半导体物理课后习题答案(精)第一章习题1.设晶格常数为a的一维晶格,导带极小值附近能量Ec(k)和价带极大值附近能量EV(k)分别为:h2k2h2(k-k1)2h2k213h2k2Ec= +,EV(k)=-3m0m06m0m0m0为电子惯性质量,k1=(1)禁带宽度;(2)导带底电子有效质量;(3)价带顶电子有效质量;(4)价带顶电子跃迁到导带底时准动量的变化解:(1)导带:2 2k22(k-k1)由+=03m0m03k14d2Ec2 22 28 22=+=>03m0m03m0dk得:k=所以:在k=价带:dEV6 2k=-=0得k=0dkm0d2EV6 2又因为=-<0,所以k=0处,EV取极大值2m0dk2k123=0.64eV 因此:Eg=EC(k1)-EV(0)=412m02=2dECdk23m0 8πa,a=0.314nm。
试求: 3k处,Ec取极小值4 (2)m*nC=3k=k14 (3)m*nV 2=2dEVdk2=-k=01m06(4)准动量的定义:p= k所以:∆p=( k)3k=k14 3-( k)k=0= k1-0=7.95⨯10-25N/s42. 晶格常数为0.25nm的一维晶格,当外加102V/m,107 V/m的电场时,试分别计算电子自能带底运动到能带顶所需的时间。
解:根据:f=qE=h(0-∆t1=-1.6⨯10∆k ∆k 得∆t= ∆t-qEπa)⨯10)=8.27⨯10-13s2-19=8.27⨯10-8s (0-∆t2=π-1.6⨯10-19⨯107第三章习题和答案100π 21. 计算能量在E=Ec到E=EC+ 之间单位体积中的量子态数。
*22mLn31*2V(2mng(E)=(E-EC)2解 232πdZ=g(E)dEdZ 单位体积内的量子态数Z0=V22100π 100h Ec+Ec+32mnl8mnl1*2(2mn1VZ0=g(E)dE=⎰(E-EC)2dE23⎰VEC2π EC 23100h*2 =V(2mn2(E-E)Ec+8m*L2 Cn32π2 3Ecπ =10003L32. 试证明实际硅、锗中导带底附近状态密度公式为式(3-6)。
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一、选择1.与半导体相比较,绝缘体的价带电子激发到导带所需的能量(比半导体的大);2.室温下,半导体Si 掺硼的浓度为1014cm -3,同时掺有浓度为×1015cm -3的磷,则电子浓度约为(1015cm -3 ),空穴浓度为(×105cm -3),费米能级为(高于E i );将该半导体由室温度升至570K ,则多子浓度约为(2×1017cm -3),少子浓度为(2×1017cm -3),费米能级为(等于E i )。
3.施主杂质电离后向半导体提供(电子),受主杂质电离后向半导体提供(空穴),本征激发后向半导体提供(空穴、电子);4.对于一定的n 型半导体材料,温度一定时,减少掺杂浓度,将导致(E F )靠近E i ;5.表面态中性能级位于费米能级以上时,该表面态为(施主态);6.当施主能级E D 与费米能级E F 相等时,电离施主的浓度为施主浓度的(1/3)倍;重空穴是指(价带顶附近曲率较小的等能面上的空穴)7.硅的晶格结构和能带结构分别是(金刚石型和间接禁带型)8.电子在晶体中的共有化运动指的是电子在晶体(各元胞对应点出现的几率相同)。
9.本征半导体是指(不含杂质与缺陷)的半导体。
10.简并半导体是指((E C -E F )或(E F -E V )≤0)的半导体11.3个硅样品的掺杂情况如下:甲.含镓1×1017cm -3;乙.含硼和磷各1×1017cm -3;丙.含铝1×1015cm -3这三种样品在室温下的费米能级由低到高(以E V 为基准)的顺序是(甲丙乙)12.以长声学波为主要散射机构时,电子的迁移率μn 与温度的(B 3/2次方成反比)13.公式*/q m μτ=中的τ是载流子的(平均自由时间)。
14.欧姆接触是指(阻值较小并且有对称而线性的伏-安特性)的金属-半导体接触。
15.在MIS 结构的金属栅极和半导体上加一变化的电压,在栅极电压由负值增加到足够大的正值的的过程中,如半导体为P 型,则在半导体的接触面上依次出现的状态为(多数载流子堆积状态,多数载流子耗尽状态,少数载流子反型状态)。
16.在硅和锗的能带结构中,在布里渊中心存在两个极大值重合的价带,外面的能带(曲率小),对应的有效质量(大),称该能带中的空穴为(重空穴E )。
17.如果杂质既有施主的作用又有受主的作用,则这种杂质称为(两性杂质)。
18.在通常情况下,GaN 呈(纤锌矿型 )型结构,具有(六方对称性),它是(直接带隙)半导体材料。
19.同一种施主杂质掺入甲、乙两种半导体,如果甲的相对介电常数εr 是乙的3/4, m n */m 0值是乙的2倍,那么用类氢模型计算结果是(甲的施主杂质电离能是乙的32/9,的弱束缚电子基态轨道半径为乙的3/8 )。
20.一块半导体寿命τ=15μs ,光照在材料中会产生非平衡载流子,光照突然停止30μs 后,其中非平衡载流子将衰减到原来的(1/e 2)。
21.对于同时存在一种施主杂质和一种受主杂质的均匀掺杂的非简并半导体,在温度足够高、n i >> /N D -N A / 时,半导体具有 (本征) 半导体的导电特性。
22.在纯的半导体硅中掺入硼,在一定的温度下,当掺入的浓度增加时,费米能级向(Ev )移动;当掺杂浓度一定时,温度从室温逐步增加,费米能级向( Ei )移动。
23.把磷化镓在氮气氛中退火,会有氮取代部分的磷,这会在磷化镓中出现(产生等电子陷阱)。
24.对于大注入下的直接复合,非平衡载流子的寿命不再是个常数,它与(非平衡载流子浓度成反比)。
25.杂质半导体中的载流子输运过程的散射机构中,当温度升高时,电离杂质散射的概率和晶格振动声子的散射概率的变化分别是(变小,变大)。
26.如在半导体的禁带中有一个深杂质能级位于禁带中央,则它对电子的俘获率(等于)空穴的俘获率,它是(有效的复合中心)。
27.同一块半导体中,电子的有效质量小于空穴的有效质量,所以电子的迁移率(大于)空穴的迁移率。
28.下列半导体材料中,属于N型半导体的是(锗掺入磷)。
29.pn结空间电荷区又称为(耗尽区)。
30.主要利用半导体的(隧道效应)制造欧姆接触。
31.光强度一定是,在半导体温度升高,非平衡载流子浓度(不变)。
32.温度一定时,半导体掺杂浓度增加其导电性(增大)。
33.下列半导体材料中,属于直接带隙半导体的是(砷化镓)。
34.N型半导体,随着掺杂浓度增加,费米能级(上升)。
35.非平衡载流子通过复合中心的复合称为(间接复合)。
36.制造半导体器件时,必须引出金属端子引脚,必然出现金属与半导体接触,此时需要采取(欧姆接触)方法减少接触对器件特性影响。
二、填空1.纯净半导体Si中掺V族元素的杂质,当杂质电离时释放。
这种杂质称杂质;相应的半导体称型半导体。
2.当半导体中载流子浓度的分布不均匀时,载流子将做运动;在半导体存在外加电压情况下,载流子将做运动。
3.n o p o=n i2标志着半导体处于状态,当半导体掺入的杂质含量改变时,乘积n o p o 改变否?;当温度变化时,n o p o改变否?。
4.非平衡载流子通过而消失,叫做寿命τ,寿命τ与在中的位置密切相关,对于强p型和强n型材料,小注入时寿命τn 为,寿命τp为。
5.是反映载流子在电场作用下运动难易程度的物理量,是反映有浓度梯度时载流子运动难易程度的物理量,联系两者的关系式是,称为关系式。
6.半导体中的载流子主要受到两种散射,它们分别是和。
前者在下起主要作用,后者在下起主要作用。
7.半导体中浅能级杂质的主要作用是;深能级杂质所起的主要作用。
8.对n型半导体,如果以E F和E C的相对位置作为衡量简并化与非简并化的标准,那末,为非简并条件;为弱简并条件;为简并条件。
12.当P-N结施加反向偏压增大到某一数值时,反向电流密度突然开始迅速增大的现象称为,其种类为:、和。
13.指出下图各表示的是什么类型半导体?14.当半导体中载流子浓度存在浓度梯度时,载流子将做运动;半导体存在电势差时,载流子将做运动,其运动速度正比于,比例系数称为。
15.np>n i2意味着半导体处于状态,其中n= ;p 。
这时半导体中载流子存在净复合还是净产生?。
16.半导体中浅能级杂质的主要作用是增强载流子的浓度;深能级杂质所起的主要作用增强载流子的复合。
17.非平衡载流子通过而消失,叫做寿命τ,寿命τ与在中的位置密切相关,当寿命τ趋向最小。
18.半导体中的载流子主要受到两种散射,它们分别是和。
前者在下起主要作用,后者在下起主要作用。
19.半导体中掺杂浓度很高时,杂质电离能(增大、减小、不变?),禁带宽度(增大、减小、不变?)。
20.p-n结电容包括电容和电容,在反向偏压下,电容起主要作用。
21.原子组成晶体后,由于电子壳层的交叠,电子不再局限在某个原子上,可以从一个原子上转移到另一个原子上,电子将在整个晶体中运动,这种运动称为:共有化运动。
22.空穴携带__正___电荷,具有___正__的有效质量。
23.本证硅中掺入III价元素杂质,为__P___型半导体。
24.当用适当波长的光照射半导体,产生的载流子称为__非平衡___载流子。
25._爱因斯坦____方程是漂移运动和扩散运动同时存在时少数载流子所遵循的运动方程,是研究半导体器件原理的基本方程之一。
26.常见的元素半导体有__硅____和___铬___,常见的化合物半导体有_砷化镓_____。
27.半导体材料硅和锗的晶体结构为______金刚石______型结构。
28.金属中导电的粒子是电子,半导体中导电的粒子是__电子______和 ____空穴____。
29.晶体中电子的能量状态是量子化的,电子在各状态上的分布遵守费米分布规律,当E-E F>>k0T时,可近似为____波尔兹曼________分布。
30.pn结具有电容特性,包括___势垒_____电容和____扩散____电容两部分。
三、名词解释1.有效质量:粒子在晶体中运动时具有的等效质量,它概括了半导体内部势场的作用。
2.热平衡状态:在没有外界影响的条件下,热力学系统的宏观性质不随时间变化的状态。
所谓外界影响,是指外界对系统作功或传热。
不能把平衡态简单理解为不随时间变化的状态。
3.散射概率4.迁移率:单位电场作用下,载流子获得的平均定向运动速度,反映了载流子在电场作用下的输运能力,是半导体物理中重要的概念和参数之一。
迁移率的表达式为:μ=qτ/m* 。
可见,有效质量和弛豫时间(散射)是影响迁移率的因素。
5.平均自由时间:粒子在两次散射之间经历的平均时间,其倒数即为散射几率。
6.热载流子:是指比零电场下的载流子具有更高平均动能的载流子。
7.载流子的散射:①电离杂质的散射:施主杂质在电离后是一个带正电的离子,而受主杂质电离后则是负离子。
在正离子有或负离子周围形成一个库仑势场,载流子将受到这个库仑场的作用,即散射。
②晶格振动的散射:光学波和声学波散射。
随着温度的增加,晶格振动的散射越来显着,而杂质电离的散射变得不显着了。
③其他因素引起的散射:等同的能谷间散射、中性杂质散射、位错散射、合金散射。
另外,载流子之间也有散射作用,但这种散射只在强简并时才显着。
8.9.复合几率:10.复合率:11.准费米能级: 半导体处于非平衡态时,导带电子和价带空穴不再有统一的费米能级,但可以认为它们各自达到平衡,相应的费米能级称为电子和空穴的准费米能级。
12.直接复合:电子从导带直接跃迁至价带与空穴相遇而复合。
13.间接复合: 电子通过禁带中的能级而跃迁至价带与空穴相遇而复合。
14.直接复合机构15.间接复合机构16.雪崩击穿:在晶体中运行的电子和空穴将不断的与晶体原子发生碰撞,通过这样的碰撞可使束缚在共价键中的价电子碰撞出来,产生自由电子-空穴对.新产生的载流子在电场作用下撞出其他价电子,又产生新的自由电子空穴对.如此连锁反应,使得阻挡层中的载流子的数量雪崩式地增加,流过PN结的电流就急剧增大,所以这种碰撞电离称为雪崩击穿.17.隧道击穿效应:隧道击穿是在强电场作用下,由隧道效应,使大量电子从价带穿过禁带而进入到导带所引起的一种击穿现象。
18.肖特基接触:指金属和半导体材料相接触的时候,在界面处半导体的能带弯曲,形成肖特基势垒。
势垒的存在才导致了大的界面电阻。
与之对应的是欧姆接触,界面处势垒非常小或者是没有接触势垒。
19.欧姆接触:指金属与半导体的接触,而其接触面的电阻值远小于半导体本身的电阻,使得组件操作时,大部分的电压降在活动区(Active region)而不在接触面。
20.N型半导体:在纯净的硅晶体中掺入五价元素(如磷),使之取代晶格中硅原子的位置,就形成了N型半导体。