半導(dǎo)體最優(yōu)題庫(無計算題版本)

1、1. 受主雜質(zhì)雜質(zhì)在半導(dǎo)體中成鍵時，產(chǎn)生一個空穴。當(dāng)其他電子來填補(bǔ)這個空穴時，相當(dāng)于這個空穴電離，同時雜質(zhì)原子成為負(fù)電中心。2. 施主雜質(zhì)摻雜離子進(jìn)入本征半導(dǎo)體晶格后，雜質(zhì)原子容易失去一個電子成為自由電子，這個雜質(zhì)原子叫施主。3. 間接復(fù)合電子和空穴通過禁帶中的雜質(zhì)或缺陷能級進(jìn)行復(fù)合。4. 直接復(fù)合電子在導(dǎo)帶和價帶之間直接躍遷所引起的非平衡載流子的復(fù)合過程。5. 載流子產(chǎn)生率 單位時間內(nèi)載流子的產(chǎn)生數(shù)量。6. 擴(kuò)散長度非平衡載流子深入樣品的平均距離。 7. 非平衡載流子的壽命非平衡載流子的平均生存時間。8. 費(fèi)米能級費(fèi)米能級是絕對零度時電子的最高能級。9. 遷移率單位電場強(qiáng)度下載流子所獲得的漂

2、移速率。10. 功函數(shù)功函數(shù)是指真空電子能級E0 與半導(dǎo)體的費(fèi)米能級EF 之差。11. 表面態(tài) 晶體的自由表面的存在，使得周期性勢場在表面處發(fā)生中斷，引起附加能級，電子被局域在表面附近，這種電子狀態(tài)稱為表面態(tài)，所對應(yīng)的能級為表面能級。12. 電子親和能 真空的自由電子能級與導(dǎo)帶底能級之間的能量差，也就是把導(dǎo)帶底的電子拿出到真空去而變成自由電子所需要的能量。13. 同質(zhì)結(jié)同質(zhì)結(jié)就是同一種半導(dǎo)體形成的結(jié)，包括pn結(jié)，pp結(jié)，nn結(jié)。 14. 異質(zhì)結(jié)異質(zhì)結(jié)就是由不同種半導(dǎo)體材料形成的結(jié)，包括pn結(jié)，pp結(jié)，nn結(jié)。15. 非平衡載流子半導(dǎo)體中比熱平衡時所多出的額外載流子。16. 施主雜質(zhì)摻雜離子進(jìn)入

3、本征半導(dǎo)體晶格后，雜質(zhì)原子容易失去一個電子成為自由電子，這個雜質(zhì)原子叫施主。17. 本征激發(fā)當(dāng)有能量大于禁帶寬度的光子照射到半導(dǎo)體表面時,滿帶中的電子吸收這個能量,躍遷到導(dǎo)帶產(chǎn)生一個自由電子和自由空穴,這一過程稱為本征激發(fā)。18. 平均自由程電子在實際器件中的平均自由運(yùn)動距離稱為平均自由程。19. 有效質(zhì)量電子受到原子核的周期性勢場（這個勢場和晶格周期相同）以及其他電子勢場綜合作用的結(jié)果。20. 淺能級雜質(zhì)指在半導(dǎo)體中、其價電子受到束縛較弱的那些雜質(zhì)原子，往往就是能夠提供載流子電子或空穴的施主、受主雜質(zhì)；它們在半導(dǎo)體中形成的能級都比較靠近價帶頂或?qū)У?，因此稱其為淺能級雜質(zhì)。21. 鏡像力在金

4、屬真空系統(tǒng)中，一個在金屬外面的電子，要在金屬表面感應(yīng)出正電荷，電子也受到感應(yīng)的正電荷的吸引如負(fù)電荷距離金屬表面為x，則它與感應(yīng)出的金屬表面的正電荷之間的吸引力，相當(dāng)于在-x處有個等量的正電荷之間的作用力，即鏡像力。22. 肖特基勢壘金屬與半導(dǎo)體接觸時，若二者功函不同，載流子會在金屬與半導(dǎo)體之間流動，穩(wěn)定時系統(tǒng)費(fèi)米能級統(tǒng)一，在半導(dǎo)體表面一層形成表面勢壘，是一個高阻區(qū)域，稱為阻擋層。電子必須跨越的界面處勢壘通常稱為肖特基勢壘。23. 雪崩擊穿雪崩擊穿是PN結(jié)反向電壓增大到一數(shù)值時，在反向強(qiáng)電場下的碰撞電離, 使載流子倍增就像雪崩一樣，增加得多而快。雪崩擊穿一般發(fā)生在摻雜濃度較低、外加電壓又較高的P

5、N結(jié)中。24. 小注入條件 當(dāng)注入半導(dǎo)體材料的非平衡電子的濃度小于平衡時導(dǎo)帶中電子的濃度時，我們稱這種方法為小注入較小偏壓下的電流注入。25. 高表面態(tài)密度釘扎態(tài)密度很大時，表面積累很多負(fù)電荷，能帶向上彎曲程度越大，表面處EF接近EFS。能帶彎曲量qVD=EF - EFS。26. 隧道擊穿反向偏壓增加，內(nèi)建電場增加，能帶傾斜，導(dǎo)致n區(qū)導(dǎo)帶底比p區(qū)價帶頂還低。這樣p區(qū)價帶電子得到附加勢能qEx可以大于Eg。1證明當(dāng)np，且電子濃度，空穴濃度時半導(dǎo)體的電導(dǎo)率有最小值，并推導(dǎo)min的表達(dá)式。得證得證得證7.證明同質(zhì)pn結(jié)接觸電勢差，并說明接觸電勢差與半導(dǎo)體材料的摻雜濃度和能帶隙寬度之間的關(guān)系。 沒有

6、昂，總不能考100吧！1，導(dǎo)體、半導(dǎo)體、絕緣體能帶有什么區(qū)別？按固體能帶理論，物質(zhì)的核外電子有不同的能量。根據(jù)核外電子能級的不同，把它們的能級劃分為三種能帶：導(dǎo)帶、禁帶和價帶（滿帶）。在禁帶里，是不允許有電子存在的。禁帶把導(dǎo)帶和價帶分開。（1）對于導(dǎo)體：它的大量電子處于導(dǎo)帶，能自由移動。在電場作用下，成為載流子。因此，導(dǎo)體載流子的濃度很大。（2）對絕緣體和半導(dǎo)體：它的電子大多數(shù)都處于價帶，不能自由移動。但在熱、光等外界因素的作用下，可以使少量價帶中的電子越過禁帶，躍遷到導(dǎo)帶上去成為載流子。絕緣體和半導(dǎo)體的區(qū)別主要是禁帶寬度不同。半導(dǎo)體的禁帶很窄，絕緣體的禁帶寬一些，電子的躍遷困難得多。因此，絕

7、緣體的載流子的濃度很小。導(dǎo)電性能很弱。實際絕緣體里，導(dǎo)帶里的電子不是沒有，并且總有一些電子會從價帶躍遷到導(dǎo)帶，但數(shù)量極少。所以，在一般情況下，可以忽略在外場作用下它們移動所形成的電流。3試定性分析 Si 的電阻率與溫度的變化關(guān)系。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。因為這時本征激發(fā)極弱，可以忽略；載流子主要來源于雜質(zhì)電離，隨著溫度升高，載流子濃度逐步增加，相應(yīng)地電離雜質(zhì)散射也隨之增加，從而使得遷移率隨溫度升高而增大，導(dǎo)致電阻率隨溫度升高而降低。（2） 溫度進(jìn)一步增加（含室溫），電阻率隨溫度升高而升高。在這一溫度范圍內(nèi)，雜質(zhì)已經(jīng)全部電離

8、，同時本征激發(fā)尚不明顯，故載流子濃度基本沒有變化。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。（3） 溫度再進(jìn)一步增加，電阻率隨溫度升高而降低。這時本征激發(fā)越來越多，雖然遷移率隨溫度升高而降低，但是本征載流子增加很快，其影響大大超過了遷移率降低對電阻率的影響，導(dǎo)致電阻率隨溫度升高而降低。當(dāng)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。4.電子有效質(zhì)量的意義是什么？它與能帶有什么關(guān)系？答：有效質(zhì)量概括了晶體中電子的質(zhì)量以及內(nèi)部周期勢場對電子的作用，引入有效質(zhì)量后，晶體中電子的運(yùn)動可用類似于自由電子運(yùn)動來描述。有效質(zhì)量與電子所處的狀態(tài)有關(guān)，與能帶結(jié)

9、構(gòu)有關(guān)：（1）、有效質(zhì)量反比于能譜曲線的曲率：（2）、有效質(zhì)量是k的函數(shù)，在能帶底附近為正值，能帶頂附近為負(fù)值。（3）、具有方向性沿晶體不同方向的有效質(zhì)量不同。只有當(dāng)?shù)饶苊媸乔蛎鏁r，有效質(zhì)量各向同性。5，金屬與半導(dǎo)體接觸時擴(kuò)散理論和熱電子發(fā)射理論分別適用條件，以及外界電壓和溫度對其影響如何：1，反向厚阻擋層和反向薄阻擋層2，不知道，總不能考100是吧6. 金屬與半導(dǎo)體接觸如何實現(xiàn)歐姆接觸？ 在不考慮表面態(tài)的時候，重?fù)诫s的pn結(jié)可以產(chǎn)生顯著的隧道電流。金屬和半導(dǎo)體接觸時，如果半導(dǎo)體摻雜濃度很高，則勢壘區(qū)寬度很薄，電子也要通過隧道效應(yīng)貫穿勢壘產(chǎn)生相當(dāng)大的隧道電流，甚至超過熱電子發(fā)射電流而成為電流的

10、主要成分。當(dāng)隧道電流占主導(dǎo)地位時，它的接觸電阻可以很小，可以用作歐姆接觸。所以，當(dāng)半導(dǎo)體重?fù)诫s時，它與金屬的接觸可以形成接近理想的歐姆接觸。7請定性畫出MIS（半導(dǎo)體為p型）結(jié)構(gòu)中當(dāng)VG0時的能帶圖，并給予簡要解釋對于P性半導(dǎo)體，當(dāng)加于金屬和半導(dǎo)體間的正向電壓達(dá)到一定值時，表面勢Vs為正值，表面處能帶強(qiáng)烈地向下歪曲。這時表面處費(fèi)米能級位置可能高于禁帶中間能級Ei，也就是Ef離Ec比例Ei還要更近一些，這意味著表面處電子濃度將超過空穴濃度，即形成與原來半導(dǎo)體襯底導(dǎo)電類型相反的一層，稱作反型層。在這種情況下，半導(dǎo)體空間電荷層內(nèi)的負(fù)電荷由兩部分組成，一部分是耗盡層中已電離的受主負(fù)電荷，另一部分是反型

11、層中的電子，后者主要堆積在近表面區(qū)。1、簡述pn結(jié)的反向擊穿種類及其機(jī)理（1）雪崩擊穿：當(dāng)反向電壓較高時，結(jié)內(nèi)電場很強(qiáng)，使得在結(jié)內(nèi)作漂移運(yùn)動的少數(shù)載流子獲得很大的動能。當(dāng)它與結(jié)內(nèi)原子發(fā)生直接碰撞時，將原子電離，產(chǎn)生新的“電子一空穴對”。這些新的“電子一空穴對”，又被強(qiáng)電場加速再去碰撞其他原子，產(chǎn)生更多的“電子一空穴對”。如此鏈鎖反應(yīng)，使結(jié)內(nèi)載流子數(shù)目劇增，并在反向電壓作用下作漂移運(yùn)動，形成很大的反向電流。這種擊穿稱為雪崩擊穿。（2）隧道擊穿：齊納擊穿通常發(fā)生在摻雜濃度很高的PN結(jié)內(nèi)。由于摻雜濃度很高，PN結(jié)很窄，這樣即使施加較小的反向電壓，結(jié)層中的電場卻很強(qiáng)。在強(qiáng)電場作用下，會強(qiáng)行促使PN結(jié)內(nèi)

12、原子的價電子從共價鍵中拉出來，形成“電子一空穴對”，從而產(chǎn)生大量的載流子。（3）熱電擊穿：當(dāng)pn結(jié)上施加反向電壓時，流過pn結(jié)的反向電流要引起損耗。反向電壓逐漸增大時，對應(yīng)于一定的反向電流所損耗的功率也增大，這將產(chǎn)生大量熱能。如果沒有良好的散熱條件使這些熱能及時傳遞出去，則將引起結(jié)溫上升。隨著結(jié)溫上升，反向飽和電流密度也迅速上升，產(chǎn)生的熱能也迅速增大，進(jìn)而又導(dǎo)致結(jié)溫上升，反向飽和電流密度增大。如此反復(fù)循環(huán)下去，最后使無限增大而發(fā)生擊穿。這種由于熱不穩(wěn)定性引起的擊穿，稱為熱電擊穿。9為什么肖特基二極管反向電流偏離理想情況大，與外加電壓和摻雜濃度有什么關(guān)系？半導(dǎo)體和金屬接觸時，考慮鏡像力的作用后，

13、電勢能會在出現(xiàn)極大值，并且會使勢壘頂向內(nèi)移動，引起勢壘的降低。鏡像力所引起的勢壘降低量隨反向電壓的增加而緩慢地增大。當(dāng)反向電壓較高時，勢壘的降低變得明顯，鏡像力的作用變得明顯，也隨反向電壓增加而增加，不再飽和；考慮隧道效應(yīng)的影響可簡化為對于一定能量的電子，存在一個臨界勢壘厚度。若勢壘厚度大于，電子完全不能傳過勢壘。如果勢壘厚度小于，電子可以直接通過它，也即勢壘高度降低了。隧道效應(yīng)引起的勢壘降低隨方向電壓增加而增大，當(dāng)反向電壓較高時，勢壘降低才明顯。鏡像力和隧道效應(yīng)對方向特性的影響特別顯著，他們引起勢壘高度的降低，使方向電流增加，而且隨反向電壓的提高增加的更多。在高摻雜濃度的情況下，因勢壘區(qū)寬度很小，反向電壓較大時，破壞了勢壘區(qū)內(nèi)共價鍵結(jié)構(gòu)，使價電子脫離共價鍵束縛，產(chǎn)生電子-空穴對，致使電流急劇增大，這種擊穿稱為齊納擊穿。如果摻雜濃度較低