第一章 自测题答案

一．填空

1、电子的隧道效应是指电子可以以一定几率贯穿势垒的现象。

2、某硅单晶样品中掺有1016cm-3的硼、1015cm-3的磷，300K时该材料的多子为空穴，其

浓度为9×1015cm-3、少子为电子，其浓度为2.5×104cm-3。

3、半导体的施主浓度越高，其费米能级离导带越近；受主浓度越高，其费米能级离价带

越近。

4、载流子在浓度梯度作用下的运动称为扩散运动，在电场作用下的运动称为漂移运动。

5、硅在300K时，每立方厘米掺入1×1015个硼原子后费米能级与本征费米能级之差为

0.289eV。

6、单晶硅中的硅原子以共价键结合，组成金刚石结构。

7、禁带宽度越小的半导体材料，其室温下本征载流子浓度越高，并且随着温度的增加逐

渐变大。

8、半导体和绝缘体比较，禁带宽度大的是绝缘体。

9、某半导体材料的费米能级在本征费米能级与导带底之间，该半导体材料为N型半导体。

10、准自由电子是导带中的电子，空穴是价带中的空量子态

二．简答题

1、说明半导体材料的导电机理

答：1说明非绝对零度时，半导体中有载流子

2 说明载流子的扩散运动与漂移运动

2、解释少子寿命和扩散长度，并说明二者之间的关系。

答：少子寿命τ是少数载流子从产生到复合的平均生存的时间；扩散长度L为少数载流子扩散运动所走过的平均距离（或半导体表面有少子注入时，少子边扩散边复合,浓

度下降，当浓度减少到表面浓度的1/e时的距离）。二者之间的关系可以写为：τ

D

L=

3、非平衡载流子

答：非平衡状态下比平衡状态多出来的载流子称为非平衡载流子。

4、说明半导体单晶中的电子的特性与真空中的自由电子的特性有何不同

答：1、允许态，2、能带，3、晶格与电离杂质的散射

5、什么是能带、价带、导带

答：能带：晶体材料中，在周期势场的作用下，电子可能具有的能量呈一系列带状结构，称为能带。能带中含有大量能级，相邻能级间的能量间隔非常小，可以认为是准连续的。

价带：绝对零度时，被电子占据的能量最高的能带

导带：价带上方且与价带相邻的能带

三．作图题

1、某N型半导体的表面电势比体内低|2φF|，画出其能带图。

φF=(E i-E F)/q。其表面的少子浓度与体内多子浓度的比值是多少？

答：比值为1

四．计算题E C

E F E i

E v

|qφF|

1、假设有一块掺有1018cm -3施主杂质的硅样品，其截面积为0.2μm ×0.5μm ，长度为2μm 。如果在样品两端加上5V 电压，通过样品的电流有多大，电子电流与空穴电流的比值是多少？

解：电阻率 ()33191811 4.629610/1.610135010

n D cm q N ρμ--===?Ω??? 电阻 ()4

3442104.629610925.920.2100.510

L R S ρ----?==?=Ω??? 电流 ()5 5.4925.92

U I mA R === 电子电流与空穴电流的比值 2

21816210101350 1.2101.510500n n n D n p p p i p I j qn E N I j qp E n μμμμ????=====? ? ??????

2、光照射在一个n 0=1014cm -3的 N 型硅晶样品上，且每微秒产生电子-空穴对1013cm -3。若τn =τp =2μs ，求少数载流子浓度。 答：0L p

p p U G τ-== 0p L p p G τ?=+ ()()21022

6300014

0 1.510 2.251010i i n n p n p cm n -?=?===? ()13

661336102.2510210210110

p cm ---=?+??≈??

通用常数：

硅的参数：310105.1-?=cm n i , s V cm p ?=2500μ, s V cm n ?=21350μ。

1408.8510F cm ε-=? , 9.3=ox ε , 室温下V q kT 026.0=, q =1.6×10-19C 。