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常用半导体器件复习题

常用半导体器件复习题

第1章常用半导体器件一、判断题(正确打“√”,错误打“×”,每题1分)1.在N型半导体中,如果掺入足够量的三价元素,可将其改型成为P型半导体。

()2.在N型半导体中,由于多数载流子是自由电子,所以N型半导体带负电。

()3.本征半导体就是纯净的晶体结构的半导体。

()4.PN结在无光照、无外加电压时,结电流为零。

()5.使晶体管工作在放大状态的外部条件是发射结正偏,且集电结也是正偏。

()6.晶体三极管的β值,在任何电路中都是越大越好。

( )7.模拟电路是对模拟信号进行处理的电路。

( )8.稳压二极管正常工作时,应为正向导体状态。

( )9.发光二极管不论外加正向电压或反向电压均可发光。

( )10.光电二极管外加合适的正向电压时,可以正常发光。

( )一、判断题答案:(每题1分)1.√;2.×;3.√;4.√;5.×;6.×;7.√;8.×;9.×;10.×。

二、填空题(每题1分)1.N型半导体中的多数载流子是电子,P型半导体中的多数载流子是。

2.由于浓度不同而产生的电荷运动称为。

3.晶体二极管的核心部件是一个,它具有单向导电性。

4.二极管的单向导电性表现为:外加正向电压时,外加反向电压时截止。

5.三极管具有放大作用的外部条件是发射结正向偏置,集电结偏置。

6.场效应管与晶体三极管各电极的对应关系是:场效应管的栅极G对应晶体三极管的基极b,源极S对应晶体三极管,漏极D对应晶体三极管的集电极c。

7.PN结加正向电压时,空间电荷区将。

8.稳压二极管正常工作时,在稳压管两端加上一定的电压,并且在其电路中串联一支限流电阻,在一定电流范围内表现出稳压特性,且能保证其正常可靠地工作。

9.晶体三极管三个电极的电流IE 、IB、IC的关系为:。

10.发光二极管的发光颜色决定于所用的,目前有红、绿、蓝、黄、橙等颜色。

二、填空题答案:(每题1分)1.空穴2.扩散运动3.PN结4.导通5.反向6.发射机e7.变薄8.反向9.IE =IB+IC10.材料三、单项选择题(将正确的答案题号及内容一起填入横线上,每题1分)1.在本征半导体中加入元素可形成N型半导体,加入三价元素可形成P型半导体。

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

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。

(完整版)半导体及其应用练习题及答案

(完整版)半导体及其应用练习题及答案

(完整版)半导体及其应用练习题及答案题目一1. 半导体是什么?答案:半导体是介于导体和绝缘体之间的材料,在温度适当时具有导电性能。

2. 半导体的价带和导带分别是什么?答案:半导体中的价带是电子离子化合物的最高能级,而导带是能够被自由电子占据的能级。

3. 简要解释半导体中的P型和N型材料。

答案:P型半导体是通过向半导体中掺杂三价元素,如硼,来创建的,在P型材料中电子少,因此存在空穴。

N型半导体是通过向半导体中掺杂五价元素,如磷,来创建的,在N型材料中电子多,因此存在自由电子。

题目二1. 解释PN结是什么?答案:PN结是由一个P型半导体和一个N型半导体通过熔合而形成的结构,其中P型半导体中的空穴与N型半导体中的自由电子结合,形成一个边界处的耗尽区域。

2. 简要描述PN结的整流作用是什么?答案:PN结的整流作用是指在正向偏置电压下,电流可以流过PN结,而在反向偏置电压下,电流几乎不会流过PN结。

3. 什么是PN结的击穿电压?答案:PN结的击穿电压是指当反向偏置电压达到一定程度时,PN结中会发生电击穿现象,导致电流迅速增加。

题目三1. 解释场效应晶体管(MOSFET)是什么?答案:场效应晶体管是一种半导体器件,可以用于控制电流的流动,其结构包括源极、漏极和栅极。

2. 简要描述MOSFET的工作原理。

答案:MOSFET的工作原理是通过栅极电场的变化来控制其上的沟道区域导电性,从而控制漏极和源极之间的电流的流动。

3. MOSFET有哪些主要优点?答案:MOSFET的主要优点包括体积小、功耗低、响应速度快和可靠性高等。

半导体物理习题答案完整版

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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。

半导体物理第一章习题答案

半导体物理第一章习题答案

半导体物理第一章习题答案半导体物理第一章习题答案在半导体物理学的学习中,习题是非常重要的一部分。

通过解答习题,我们可以加深对理论知识的理解,巩固所学内容,并培养解决问题的能力。

下面是一些关于半导体物理第一章的习题及其答案,希望对大家的学习有所帮助。

1. 什么是半导体?答:半导体是介于导体和绝缘体之间的材料。

它的导电性介于导体和绝缘体之间,可以通过施加外界电场或温度的变化来改变其电导率。

2. 半导体的能带结构有哪些特点?答:半导体的能带结构具有以下特点:- 价带和导带之间存在禁带,禁带宽度决定了材料的导电性能。

- 价带和导带中的能级数目与电子数目之间存在关联,即保持电中性。

- 价带和导带中的电子分布符合费米-狄拉克分布。

3. 什么是载流子?答:载流子是指在半导体中参与电流传输的带电粒子。

在半导体中,载流子主要有电子和空穴两种类型。

4. 什么是固有载流子浓度?答:固有载流子浓度是指在材料中由于温度引起的自发激发和热激发所产生的载流子浓度。

它与材料的能带结构和温度有关。

5. 什么是掺杂?答:掺杂是指向纯净的半导体中加入少量杂质,通过改变杂质的电子结构来改变半导体的电导性能。

掺杂分为n型和p型两种。

6. 什么是pn结?答:pn结是由n型和p型半导体通过扩散或外加电场形成的结构。

在pn结中,n型半导体中的自由电子会扩散到p型半导体中,而p型半导体中的空穴会扩散到n型半导体中,形成电子-空穴复合区域。

7. 什么是势垒?答:势垒是指pn结两侧带电粒子所形成的电场引起的电位差。

势垒的存在导致了电子和空穴的扩散和漂移,从而产生电流。

8. 什么是正向偏置和反向偏置?答:正向偏置是指在pn结上施加外加电压,使得p区的正电荷和n区的负电荷相吸引,势垒减小,电流得以流动。

反向偏置是指在pn结上施加外加电压,使得p区的负电荷和n区的正电荷相吸引,势垒增大,电流被阻断。

9. 什么是击穿?答:击穿是指在反向偏置下,当外加电压达到一定值时,pn结中的电场强度足够大,使得势垒被完全破坏,电流急剧增大的现象。

半导体物理习题及答案

半导体物理习题及答案

复习思考题与自测题第一章1.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。

答:原子中的电子是在原子核与电子库伦相互作用势的束缚作用下以电子云的形式存在,没有一个固定的轨道;而晶体中的电子是在整个晶体内运动的共有化电子,在晶体周期性势场中运动。

当原子互相靠近结成固体时,各个原子的内层电子仍然组成围绕各原子核的封闭壳层,和孤立原子一样;然而,外层价电子那么参与原子间的相互作用,应该把它们看成是属于整个固体的一种新的运动状态。

组成晶体原子的外层电子共有化运动较强,其行为与自由电子相似,称为准自由电子,而内层电子共有化运动较弱,其行为与孤立原子的电子相似。

2.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。

答:引进有效质量的意义在于它概括了半导体内部势场的作用,使得在解决半导体中电子在外力作用下的运动规律时,可以不涉及半导体内部势场的作用。

惯性质量描述的是真空中的自由电子质量,而不能描述能带中不自由电子的运动,通常在晶体周期性势场作用下的电子惯性运动,成为有效质量3.一般来说, 对应于高能级的能带较宽,而禁带较窄,是否如此,为什么?答:不是,能级的宽窄取决于能带的疏密程度,能级越高能带越密,也就是越窄;而禁带的宽窄取决于掺杂的浓度,掺杂浓度高,禁带就会变窄,掺杂浓度低,禁带就比较宽。

4.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.是否如此,为什么?答:有效质量与能量函数对于K的二次微商成反比,对宽窄不同的各个能带,1〔k〕随k的变化情况不同,能带越窄,二次微商越小,有效质量越大,内层电子的能带窄,有效质量大;外层电子的能带宽,有效质量小。

5.简述有效质量与能带构造的关系;答:能带越窄,有效质量越大,能带越宽,有效质量越小。

半导体物理 课后习题答案

半导体物理 课后习题答案

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E c (k)和价带极大值附近能量E V (k)分别为:E c =0220122021202236)(,)(3m k h m k h k E m k k h m k h V -=-+ 0m 。

试求:为电子惯性质量,nm a ak 314.0,1==π(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)eV m k E k E E E k m dk E d k m kdk dE Ec k k m m m dk E d k k m k k m k V C g V V V c 64.012)0()43(0,060064338232430)(2320212102220202020222101202==-==<-===-==>=+===-+ 因此:取极大值处,所以又因为得价带:取极小值处,所以:在又因为:得:由导带:043222*83)2(1m dk E d mk k C nC===sN k k k p k p m dk E d mk k k k V nV/1095.7043)()()4(6)3(25104300222*11-===⨯=-=-=∆=-== 所以:准动量的定义:2. 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:tkhqE f ∆∆== 得qE k t -∆=∆sat sat 137192821911027.810106.1)0(1027.810106.1)0(----⨯=⨯⨯--=∆⨯=⨯⨯--=∆ππ第三章习题和答案1. 计算能量在E=E c 到2*n 2C L 2m 100E E π+= 之间单位体积中的量子态数。

解322233*28100E 21233*22100E 0021233*231000L 8100)(3222)(22)(1Z VZZ )(Z )(22)(2322C 22C L E m h E E E m V dE E E m V dE E g V d dEE g d E E m V E g c nc C n l m h E C n l m E C n n c n c πππππ=+-=-====-=*++⎰⎰**)()(单位体积内的量子态数)(2. 试证明实际硅、锗中导带底附近状态密度公式为式(3-6)。

常用半导体元件习题及答案

常用半导体元件习题及答案

第5章常用半导体元件习题5.1晶体二极管一、填空题:1.半导体材料的导电能力介于和之间,二极管是将封装起来,并分别引出和两个极。

2.二极管按半导体材料可分为和,按内部结构可分为_和,按用途分类有、、四种。

3.二极管有、、、四种状态,PN 结具有性,即。

4.用万用表(R×1K档)测量二极管正向电阻时,指针偏转角度,测量反向电阻时,指针偏转角度。

5.使用二极管时,主要考虑的参数为和二极管的反向击穿是指。

6.二极管按PN结的结构特点可分为是型和型。

7.硅二极管的正向压降约为 V,锗二极管的正向压降约为 V;硅二极管的死区电压约为 V,锗二极管的死区电压约为 V。

8.当加到二极管上反向电压增大到一定数值时,反向电流会突然增大,此现象称为现象。

9.利用万用表测量二极管PN结的电阻值,可以大致判别二极管的、和PN结的材料。

二、选择题:1. 硅管和锗管正常工作时,两端的电压几乎恒定,分别分为( )。

A.0.2-0.3V 0.6-0.7VB. 0.2-0.7V0.3-0.6VC.0.6-0.7V 0.2-0.3VD. 0.1-0.2V0.6-0.7V的大小为( )。

2.判断右面两图中,UABA. 0.6V 0.3VB. 0.3V 0.6VC. 0.3V 0.3VD. 0.6V 0.6V3.用万用表检测小功率二极管的好坏时,应将万用表欧姆档拨到()Ω档。

A.1×10B. 1×1000C. 1×102或1×103D. 1×1054. 如果二极管的正反向电阻都很大,说明 ( ) 。

A. 内部短路B. 内部断路C. 正常D. 无法确定5. 当硅二极管加0.3V正向电压时,该二极管相当于( ) 。

A. 很小电阻B. 很大电阻C.短路D. 开路6.二极管的正极电位是-20V,负极电位是-10V,则该二极管处于()。

A.反偏 B.正偏 C.不变D. 断路7.当环境温度升高时,二极管的反向电流将()A.增大 B.减小 C.不变D. 不确定8.PN结的P区接电源负极,N区接电源正极,称为()偏置接法。

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复习思考题与自测题第一章1.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石何不同,原子中内层电子和外层电子参与共有化运动有何不同。

答:原子中的电子是在原子核与电子库伦相互作用势的束缚作用下以电子云的形式存在,没有一个固定的轨道;而晶体中的电子是在整个晶体内运动的共有化电子,在晶体周期性势场中运动。

当原子互相靠近结成固体时,各个原子的内层电子仍然组成围绕各原子核的封闭壳层,和孤立原子一样;然而,外层价电子则参与原子间的相互作用,应该把它们看成是属于整个固体的一•种新的运动状态。

组成晶体原子的外层电子共有化运动较强,其行为与自由电子相似,称为准自由电子,而内层电子共有化运动较弱,其行为与孤立原子的电子相似。

2.描述半导体中屯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。

答:引进有效质量的意义在于它概括了半导体内部势场的作用,使得在解决半导体中电子在外力作用下的运动规律时,可以不涉及半导体内部势场的作用。

惯性质量描述的是真空中的自由电子质量,而不能描述能带中不自由电子的运动,通常在晶体周期性势场作用下的电子惯性运动,成为有效质量3.一般来说,对应于高能级的能带较宽,而禁带较窄,是否如此,为什么?答:不是,能级的宽窄取决于能带的疏密程度,能级越高能带越密,也就是越窄;而禁带的宽窄取决于掺杂的浓度,掺杂浓度高,禁带就会变窄,掺杂浓度低,禁带就比较宽。

4.有效质量对能带的宽度有什么影响,有人说:〃TF效质量愈大,能量密度也愈大,因而能带愈窄. 是否如此,为什么?答:有效质量与能量函数对于K的二次微商成反比,对宽窄不同的各个能带,1 (k)随k的变化情况不同,能带越窄,二次微商越小,有效质量越大,内层电子的能带窄,有效质量大;外层电子的能带宽,有效质量小。

5.简述有效质量与能带结构的关系;答:能带越窄,有效质量越大,能带越宽,有效质量越小。

6.从能带底到能带顶,晶体中电子的有效质量将如何变化?外场对电子的作用效果有什么不同;答:在能带底附近,电子的有效质量是正值,在能带顶附近,电子的有效质量是负值。

在外电Fdk作用下,电子的波失K不断改变,f = h —— ,其变化率与外力成正比,因为电子的速度与k有关,dt既然k状态不断变化,则电子的速度必然不断变化。

7.以硅的本征激发为例,说明半导体能带图的物理意义及其与碎:晶格结构的联系,为什么电子从其价键上挣脱出来所需的最小能量就是半导体的禁带宽度?答:沿不同的晶向,能量带隙不一样。

因为电子要摆脱束缚就能从价带跃迁到导带,这个时候的能量就是最小能量,也就是禁带宽度。

2.为什么半导体满带中的少量空状态可以用具有正电荷和一定质量的空穴来描述?答:空穴是一个假想带正电的粒子,在外加电场中,空穴在价带中的跃迁类比当水池中气泡从水池底部上升时,气泡上升相当于同体积的水随气泡的上升而下降。

把气泡比作空穴,下降的水比作电子,因为在出现空穴的价带中,能量较低的电子经激发可以填充空穴,而填充了空穴的电子乂留下了一个空穴。

因此,空穴在电场中运动,实质是价带中多电子系统在电场中运动的另一种描述。

因为人们发现,描述气泡上升比描述因气泡上升而水下降更为方便。

所以在半导体的价带中,人们的注意力集中于空穴而不是电子。

3.有两块硅单晶,其中一•块的重量是另一块重量的二倍.这两块晶体价带中的能级数是否相等,彼此有何联系?答:相等,没任何关系4.为什么极值附近的等能面是球面的半导体,当改变磁场方向时只能观察到一个共振吸收峰。

答:各向同性。

5.金刚石晶体结构和闪锌矿晶体结构的晶向对物理性质的影响。

6.典型半导体的带隙。

一般把禁带宽度等于或者大于2. 3ev的半导体材料归类为宽禁带半导体,主要包括金刚石,SiC, GaN,金刚石等。

26族禁带较宽,46族的比较小,如儒化铅,硒化铅(0. 3ev) , 35族的令化镣(1. 4ev) o第二章1.说明杂质能级以及电离能的物理意义。

为什么受主、施主能级分别位于价带之上或导带之卜,而且电离能的数值较小?答:被杂质束缚的电子或空穴的能量状态称为杂质能级,电子脱离杂质的原子的束缚成为导电电子的过程成为杂质电离,使这个多余的价电子挣脱束缚成为导电电子所需要的能量成为杂质电离能。

杂质能级离价带或导带都很近,所以电离能数值小。

2.纯钻,硅中掺入III或V族元素后,为什么使半导体电学性能有很大的改变?杂质半导体(p型或n型)应川很广,但为什么我们很强调对半导体材料的提纯?答:因为掺入HT或V族后,杂质产生了电离,使得到导带中得电子或价带中得空穴增多,增强了半导体的导电能力。

极微量的杂质和缺陷,能够对半导体材料的物理性质和化学性质产生决定性的影响,,当然,也严重影响着半导体器件的质量。

3.把不同种类的施主杂质掺入同一种半导体材料中,杂质的电离能和轨道半径是否不同?把同一种杂质掺入到不同的半导体材料中(例如情和硅),杂质的电离能和轨道半径又是否都相同?答:不相同4.何谓深能级杂质,它们电离以后有什么特点?答:杂质电离能大,施主能级远离导带底,受主能级远离价带顶。

特点:能够产生多次电离,每一次电离相应的有一个能级。

5.为什么金元素在钻或硅中电离后可以引入多个施主或受主能级?答:因为金是深能级杂质,能够产生多次电离,每一次电离相应的有一个能级,因此,金在硅饴的禁带往往能引入若干个能级。

6.说明掺杂对半导体导电性能的影响。

答:在纯净的半导体中掺入杂质后,可以控制半导体的导电特性。

掺杂半导体又分为n 型半导体和p型半导体。

例如,在常温情况下,本征Si中的电子浓度和空穴浓度均为1.5X10,0cm-3o当在Si中掺入l.OXlO'W 后,半导体中的电子浓度将变为 1.0X1016cm-3,而空穴浓度将近似为 2.25X104cm-\半导体中的多数载流子是电子,而少数载流子是空穴。

7.说明半导体中浅能级杂质和深能级杂质的作用有何不同?答:深能级杂质在半导体中起复合中心或陷阱的作用。

浅能级杂质在半导体中起施主或受主的作用8.什么叫杂质补偿,什么叫高度补偿的半导体,杂质补偿石何实际应用。

答:当半导体中既有施主乂有受主口寸,施主和受主将先相互抵消,剩余的杂志最后电离,这就是杂质补偿,若施主电子刚好填充受主能级,虽然杂质很多,但不能向导带和价带提供电子和空穴,这种现象称为杂质的高度补偿。

利用杂质补偿效应,可以根据需要改变半导体中某个区域的导电类型,制造各种器件。

9.什么是半导体的共掺杂答:掺入两种或两种元素以上10.用氢原子模型计算杂质电离能第三章1.半导体处于怎样的状态才能叫处于热平衡状态,其物理意义如何?载流于激发和载流子复合之间建立起动态平衡时称为热平衡状态,这时电子和空穴的浓度都保持一个稳定的数值,处在这中状态下的导电电子和空穴称为热平衡载流子。

2.什么是能量状态密度能带中能量E附近每单位能量间隔内的量子态数。

3.什么叫统计分布函数,费米分布和玻耳兹曼分布的函数形式有何区别?在怎样的条件下前者可以过渡到后者,为什么半导体中载流子分布可以用玻耳兹曼分布描述?统计分布函数描述的事热平衡状态下电子在允许的量子态如何分布的一个统计分布函数。

当E-EF»kT时,前者可以过度到后者。

4.说明费米能级的物理意义,根据费米能级位置如何计算半导体中电子和空穴浓度,如何理解费米能级是掺杂类型和掺杂程度的标志。

费米能级的意义:当系统处于热平衡状态,也不对外界做功的情况下,系统增加一个电子所引起的系统自由能的变化,等于系统的化学能。

n型掺杂越高,电子浓度越高,EF就越高。

5.在半导体计算中,经常应用这个条件把电子从费米能级统计过渡到玻耳兹曼统计,试说明这种过渡的物理意义。

E-EF»kT时,量子态为屯子占据的概率很小,适合于波尔兹曼分布函数,泡利原理失去作用,两者统计结果变得一样了。

6.写出半导体的电中性方程,此方程在半导体中有何重要意义?电子浓度等于空穴浓度。

意义:平衡状态下半导体体内是电中性的。

7.半导体本征载流子浓度的表达式及其费米能级载流子浓度:ni=nOpO=(NcNv) l/2cxp(-Eg/2kT)费米能级:Ei=Ef= (Ec+Ev) /2+ (3kT/4) *ln (mp/mn)8.若n型硅中掺入受主杂质,费米能级升高还是降低?若温度升高当本征激发起作用时,费米能级在什么位置,为什么?费米能级降低了。

费米能级在本征费米能级以上。

9.如何理解分布函数与状态密度的乘枳再对能量积分即可求得电子浓度?根据公式和常识,必然是这样。

10.为什么硅半导体器件比钻器件的工作温度高?硅的禁带宽度比借大,且在相同温度卜,错的本征激发强于硅,很容易就达到较高的本征载流子浓度,使器件失去性能。

11.当温度一定时,杂质半导体的费米能级主要由什么因素决定?试把强n,弱n型半导体与强P, 弱P半导体的费米能级与本征半导体的费米能级比较。

决定因素:掺杂浓度,掺杂能级,导带的电子有效态密度等。

费米能级比较:强n>弱n〉本征〉弱p>强p12.如果向半导体中重掺施主杂质,就你所知会出现一些什么效应?费米能级深入到导带或者价带中13.半导体的简并化判据Ec-Ef<=0第四章1.试从经典物理和量子理论分别说明载流子受到散射的物理意义。

经典:电子在运动中和晶格或者杂质离子发牛碰撞导致载流子速度的大小和方|hj发生了改变。

量子理论:电子波仔半导体传播时遭到了散射。

2.半导体的主要散射机制。

电离杂质散射;晶格振动散射,包括声子波和光学波散射;其他因素散射:等能谷散射,中性杂质散射,位错散射,合金散射,等。

3.比较并区别下述物理概念:电导迁移率,漂移迁移率和霍耳迁移率。

电导迁移率:漂移迁移率:载流子在电场作用下运动速度的快慢的量度,运动得越快,迁移率越大;运动得慢,迁移率小霍尔迁移率:Hall系数RH与电导率a的乘积,即| RH |。

,具有迁移率的量纲,Hall迁移率u H 实际上不一定等于我流子的电导迁移率u ,因为载流子的速度分布会影响到电导迁移率4.什么是声子?它对半导体材料的电导起什么作用? 声子是晶格振动的简正模能量量子,声子可以产生和消灭,有相互作用的声子数不守恒, 声子动量的守恒律也不同于一般的粒子,并且声子不能脱离固体存在。

电子在半导体中传输时若发生晶格振动散射,则会发出或者吸收声子,使电子动量发生改变,从而影响到电导率。

5.平均自由程,平均自由时间,散射儿率平均自由程:电子在受到两次散射之间所走过的平均距离;平均自由时间:电子在受到两次散射之间运动的平均时间;散射儿率:用来描述散射的强弱,代表单位时间内一个载流子受到散射的次数。

6.儿种散射机制同时存在,总的散射儿率总散射概率等于多种散射概率之和。

7.一块本征半导体样品,试描述用以增加其屯导率的两个物理过程。

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