2016郑州轻工业学院半导体物理考试范围参考

1.有效质量:有效质量Mn*=叫做电子的有效质量，它不是
一个常数而是k的函数。

一般情况下是一个张量，特殊情况下可以约化为标量。

在一个能带底附近，有效质量总是正的，在一个能带顶附近，有效质量总是负的。

能带底和能带顶分别代表E（k）函数的极小和极大，因此分别具有正值和负值的二级微商。

2.迁移率：迁移率是单位电场强度下载流子所获得的漂移速率。

3.非平衡载流子：半导体处于非平衡态时，附加的产生率使载流子
浓度超过热平衡载流子浓度，额外产生的这部分载流子就是非平衡载流子。

通常所指的非平衡载流子是指非平衡少子。

4.小注入条件：△n<<n0，△p<<n0；（其中n0是n型材料的电子浓
度，△n和△p为非平衡载流子浓度），满足这个条件的注入称为小注入。

5.费米分布函数：对于一个能量为E的量子态被一个电子占据的概
率f（E）=1/[1+exp(E-Ef/k0T)]，称为电子的费米分布函数。

6.玻尔兹曼分布函数fb（E）=Aexp(-E/k0T),其中A=exp（Ef/K0T），
fb（E）称为电子的玻尔兹曼分布函数。

7.扩散和扩散电流：由于粒子的无规则的热运动，引起粒子由浓度
高的地方像浓度低的地方移动的现象叫扩散。

在半导体中由于电子和空穴都是的带电粒子，所以们的扩散运动必然伴随着电流的出现，由扩散运动引起的电流叫扩散电流。

8.飘移电流：电子在电场作用下的这种运动叫飘移运动，定向移动
的速度叫漂移速度，由飘移运动而引起的电流叫飘移电流。

9.电流密度：通过垂直于电流方向上单位面积的电流，即J=△I/△S.
10.欧姆接触是指其电流-电压特性满足欧姆定律的金属与半导体接
触。

形成欧姆接触的常用方法有两种，其一是金属与重掺杂n型半导体形成能产生隧道效应的薄势垒层，其二是金属与p型半导体接触构成反阻挡层。

11.半导体的主要散射机构：（1）电离杂质的散射（2）晶格振动的散
射（3）声学波散射（4）光学波散射（5）其他因素引起的散射12.散射概率：用来描述散射的强弱，它代表单位时间内一个载流子
受到散射的次数。

13.P N结击穿：对PN结施加的反向偏压增大到某一数值V BR时，反
向电流密度突然开始迅速增大的现象称为PN结击穿。

有“雪崩击穿”，“隧道击穿”和“热电击穿”三种。

14.P N结电容：包括势垒电容和扩散电容。

PN结外加电压的变化引起电子和空穴在势垒区“存入”和“取出”作用，导致空间势垒区电荷数量随外加电压而变化，这和一个容器的充放电作用相类似，这种PN结的电容效应叫势垒电容，以C T表示由扩散区的电荷数量随外加电压的变化而产生的电容效应称为PN结的扩散电容。

以符号C D表示。

15 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。

在一定温度下，价带电子获得足够的能量（≥Eg）被激发到导带成为导电电子的过程就是本征激发。

其结果是在半导体中出现成对的电子-空穴对。

如果温度升高，则禁带宽度变窄，跃迁所需的能量变小，将会有更多的电子被激发到导带中。

16 试指出空穴的主要特征
空穴是未被电子占据的空量子态，被用来描述半满带中的大量电子的集体运动状态，是准粒子。

主要特征如下：
A、荷正电：+q；
B、空穴浓度表示为p（电子浓度表示为n）；
C、mP*=-mn*
17 什么叫施主？什么叫施主电离？施主电离前后有何特征？
半导体中掺入施主杂质后，施主电离后将成为带正电离子，并同时向导带提供电子，这种杂质就叫施主。

施主电离成为带正电离子（中心）的过程就叫施主电离。

施主电离前不带电，电离后带正电。

18 何谓杂质补偿？杂质补偿的意义何在？
当半导体中既有施主又有受主时，施主和受主将先互相抵消，剩余的杂质最后电离，这就是杂质补偿。

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。

19 何谓迁移率？影响迁移率的主要因素有哪些？
迁移率是单位电场强度下载流子所获得的漂移速率。

影响迁移率的主要因素有能带结构（载流子有效质量）、温度和各种散射机构
20 漂移运动和扩散运动有什么不同？漂移运动与扩散运动之间有什么联系？非简并半导体的迁移率与扩散系数之间有什么联系？
漂移运动是载流子在外电场的作用下发生的定向运动，而扩散运动是由于浓度分布不均匀导致载流子从浓度高的地方向浓度底的方向的定向运动。

前者的推动力是外电场，后者的推动力则是载流子的分布引起的。

漂移运动与扩散运动之间通过迁移率与扩散系数相联系。

而非简并半导体的迁移率与扩散系数则通过爱因斯坦关系相联系，二者的比值与温度成反比关系。

即
21 什么是功函数？哪些因数影响了半导体的功函数？什么是接触势
差？ 答：功函数是指真空电子能级E0与半导体的费米能级EF 之差。

影响功函数的因素是掺杂浓度、温度和半导体的电子亲和势。

接触势则是指两种不同的材料由于接触而产生的接触电势差。

计算题(40)
1-1
解：（1） T
k q D 0=μ
eV m k E k E E E k m dk E d k m k dk 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(0,06006430382324
30)(2320212102
2
20
202
02022210
1202==-==<-===-==
>=+==
=-+ 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*
8
3)2(1m dk E d m k k C
nC === s N k k k p k
p m dk E d m k k k k V
nV /1095.704
3)()()4(6
)3(25104300222*
11-===⨯=-=-=∆=-== 所以：准动量的定义： 3 二维晶格求状态密度（作业）
K 的允许值为Kx=2πn x /a ，K y =2πn y /a ，（n x =n y =0，±1，±2…）S=a 2为晶体面积。

k 空间中代表点的密度为S/4π2，所以k 空间中电子允许的量子态密度为g （k ）=2S/4π2=2a 2/4π2，在k 空间中，二维正方格子的能量相等处为圆环，在k 到k+dk 的圆环面积为2πkdk ，所以在能量E 到E+dE 之间的量子态数为dZ=2a 2/4π2*(2πkdk)由题目知道E （k ）
=k 2/2Mn*得
kdk=Mn*dE/，dZ=a 2Mn*dE/
π，故状态密度g （E ）=dZ/dE ，a 2Mn*/
π。

下面两题好像数据和书上的不一致，代入时别代错了
4-1
T=300K ，ρ＝47Ω·cm ，μn ＝3900cm2/V·S ，μp ＝1900 cm2/V·S
4-2 T=300K,，μn ＝1350cm2/V·S ，μp ＝500 cm2/V·S
掺入As 浓度为ND ＝5.00×1022×10-6＝5.00×1016cm-3
杂质全部电离，
查P89页，图4－14可查此时μn ＝900cm2/V·S
5-5
n-Si ，ND ＝1016cm-3，Δn ＝Δp ＝1014cm-3，查表4－14得到： 313191029.2)19003900(10602.1471)(1)(1--⨯=+⨯⨯=+=⇒+=
cm q n q n p n i p n i μμρμμρcm s q n p n i /1045.4)5001350(10602.1105.1)(61910－－⨯=+⨯⨯⨯⨯=+=μμσ2
i D n N >>cm
nq n /S 2.7900106.110519162＝－⨯⨯⨯⨯==μσ66
21062.11045.42.7⨯=⨯=-σσ400,1200=≈p n μμ
无光照： Δn ＝Δp<<ND ，为小注入： 有光照：
作图题(20)
1 PN 结的伏安特性曲线
2 P ，N 型半导体的的费米能级图
)/(92.1120010602.1101916cm S q N nq n D n ≈⨯⨯⨯===-μμσ)
/(945.110602.1]400101200)1010[()()('19141416cm S q p p q n n p n ≈⨯⨯⨯+⨯+=∆++∆+=－μμσ。