半導體物理答案

1、半導體物理答案1、 選擇1. 與半導體相比較，絕緣體的價帶電子激發(fā)到導帶所需的能量（比半導體的大）；2. 室溫下，半導體si摻硼的濃度為1014cm-3，同時摻有濃度為×1015cm-3的磷，則電子濃度約為（1015cm-3 ），空穴濃度為（×105cm-3），費米能級為（高于ei）；將該半導體由室溫度升至570k，則多子濃度約為（2×1017cm-3），少子濃度為（2×1017cm-3），費米能級為（等于ei）。3. 施主雜質(zhì)電離后向半導體提供（電子），受主雜質(zhì)電離后向半導體提供（空穴），本征激發(fā)后向半導體提供（空穴、電子）；4. 對于一定的n型半導體

2、材料，溫度一定時，減少摻雜濃度，將導致（ef ）靠近ei；5. 表面態(tài)中性能級位于費米能級以上時，該表面態(tài)為（施主態(tài)）；6. 當施主能級ed與費米能級ef相等時，電離施主的濃度為施主濃度的（1/3）倍；重空穴是指（價帶頂附近曲率較小的等能面上的空穴）7. 硅的晶格結(jié)構(gòu)和能帶結(jié)構(gòu)分別是（金剛石型和間接禁帶型）8. 電子在晶體中的共有化運動指的是電子在晶體（各元胞對應點出現(xiàn)的幾率相同）。9. 本征半導體是指（不含雜質(zhì)與缺陷）的半導體。10. 簡并半導體是指（(ec-ef)或(ef-ev)0）的半導體11. 3個硅樣品的摻雜情況如下：甲含鎵1×1017cm-3；乙.含硼和磷各1×

3、1017cm-3；丙.含鋁1×1015cm-3這三種樣品在室溫下的費米能級由低到高（以ev為基準）的順序是(甲丙乙)12. 以長聲學波為主要散射機構(gòu)時，電子的遷移率n與溫度的（b 3/2次方成反比）13. 公式中的是載流子的（平均自由時間）。14. 歐姆接觸是指（阻值較小并且有對稱而線性的伏安特性）的金屬半導體接觸。15. 在mis結(jié)構(gòu)的金屬柵極和半導體上加一變化的電壓，在柵極電壓由負值增加到足夠大的正值的的過程中，如半導體為p型，則在半導體的接觸面上依次出現(xiàn)的狀態(tài)為（多數(shù)載流子堆積狀態(tài)，多數(shù)載流子耗盡狀態(tài)，少數(shù)載流子反型狀態(tài)）。16. 在硅和鍺的能帶結(jié)構(gòu)中，在布里淵中心存在兩個極大

4、值重合的價帶，外面的能帶（曲率?。瑢挠行з|(zhì)量（大），稱該能帶中的空穴為(重空穴e )。17. 如果雜質(zhì)既有施主的作用又有受主的作用，則這種雜質(zhì)稱為（兩性雜質(zhì)）。18. 在通常情況下，gan呈（纖鋅礦型 ）型結(jié)構(gòu)，具有（六方對稱性），它是（直接帶隙）半導體材料。19. 同一種施主雜質(zhì)摻入甲、乙兩種半導體，如果甲的相對介電常數(shù)r是乙的3/4， mn*/m0值是乙的2倍，那么用類氫模型計算結(jié)果是（甲的施主雜質(zhì)電離能是乙的32/9，的弱束縛電子基態(tài)軌道半徑為乙的3/8 ）。20. 一塊半導體壽命=15µs，光照在材料中會產(chǎn)生非平衡載流子，光照突然停止30µs后，其中非平衡載流

5、子將衰減到原來的（1/e2）。21. 對于同時存在一種施主雜質(zhì)和一種受主雜質(zhì)的均勻摻雜的非簡并半導體，在溫度足夠高、ni >> /nd-na/ 時，半導體具有 （本征） 半導體的導電特性。22. 在純的半導體硅中摻入硼，在一定的溫度下，當摻入的濃度增加時，費米能級向（ev）移動；當摻雜濃度一定時，溫度從室溫逐步增加，費米能級向( ei )移動。23. 把磷化鎵在氮氣氛中退火，會有氮取代部分的磷，這會在磷化鎵中出現(xiàn)（產(chǎn)生等電子陷阱）。24. 對于大注入下的直接復合，非平衡載流子的壽命不再是個常數(shù)，它與（非平衡載流子濃度成反比）。25. 雜質(zhì)半導體中的載流子輸運過程的散射機構(gòu)中，當溫度

6、升高時，電離雜質(zhì)散射的概率和晶格振動聲子的散射概率的變化分別是（變小，變大）。26. 如在半導體的禁帶中有一個深雜質(zhì)能級位于禁帶中央，則它對電子的俘獲率（等于）空穴的俘獲率，它是（有效的復合中心）。27. 同一塊半導體中，電子的有效質(zhì)量小于空穴的有效質(zhì)量，所以電子的遷移率（大于）空穴的遷移率。28. 下列半導體材料中，屬于n型半導體的是（鍺摻入磷）。29. pn結(jié)空間電荷區(qū)又稱為（耗盡區(qū)）。30. 主要利用半導體的（隧道效應）制造歐姆接觸。31. 光強度一定是，在半導體溫度升高，非平衡載流子濃度（不變）。32. 溫度一定時，半導體摻雜濃度增加其導電性（增大）。33. 下列半導體材料中，屬于直接

7、帶隙半導體的是（砷化鎵）。34. n型半導體，隨著摻雜濃度增加，費米能級（上升）。35. 非平衡載流子通過復合中心的復合稱為（間接復合）。36. 制造半導體器件時，必須引出金屬端子引腳，必然出現(xiàn)金屬與半導體接觸，此時需要采?。W姆接觸）方法減少接觸對器件特性影響。二、填空1純凈半導體si中摻v族元素的雜質(zhì)，當雜質(zhì)電離時釋放 。這種雜質(zhì)稱 雜質(zhì)；相應的半導體稱 型半導體。2當半導體中載流子濃度的分布不均勻時，載流子將做 運動；在半導體存在外加電壓情況下，載流子將做 運動。3nopo=ni2標志著半導體處于 狀態(tài)，當半導體摻入的雜質(zhì)含量改變時，乘積nopo改變否？ ；當溫度變化時，nopo改變否？

8、 。4非平衡載流子通過 而消失， 叫做壽命，壽命與 在 中的位置密切相關，對于強p型和 強n型材料，小注入時壽命n為 ，壽命p為 。 5 是反映載流子在電場作用下運動難易程度的物理量， 是反映有濃度梯度時載流子運動難易程度的物理量，聯(lián)系兩者的關系式是 ，稱為 關系式。 6半導體中的載流子主要受到兩種散射，它們分別是 和 。前者在 下起主要作用，后者在 下起主要作用。7半導體中淺能級雜質(zhì)的主要作用是 ；深能級雜質(zhì)所起的主要作用 。8對n型半導體，如果以ef和ec的相對位置作為衡量簡并化與非簡并化的標準，那末， 為非簡并條件； 為弱簡并條件； 為簡并條件。12當p-n結(jié)施加反向偏壓增大到某一數(shù)值時

9、，反向電流密度突然開始迅速增大的現(xiàn)象稱為 ，其種類為： 、和 。13指出下圖各表示的是什么類型半導體？14當半導體中載流子濃度存在濃度梯度時，載流子將做 運動；半導體存在電勢差時，載流子將做 運動，其運動速度正比于 ，比例系數(shù)稱為 。15np>ni2意味著半導體處于 狀態(tài)，其中n= ；p 。這時半導體中載流子存在凈復合還是凈產(chǎn)生？ 。16半導體中淺能級雜質(zhì)的主要作用是 增強載流子的濃度 ；深能級雜質(zhì)所起的主要作用 增強載流子的復合 。 17非平衡載流子通過 而消失， 叫做壽命，壽命與 在 中的位置密切相關，當 壽命趨向最小。 18半導體中的載流子主要受到兩種散射，它們分別是 和 。前者在

10、 下起主要作用，后者在 下起主要作用。19半導體中摻雜濃度很高時，雜質(zhì)電離能 （增大、減小、不變），禁帶寬度 （增大、減小、不變）。20 p-n結(jié)電容包括 電容和 電容，在反向偏壓下， 電容起主要作用。21 原子組成晶體后，由于電子殼層的交疊，電子不再局限在某個原子上，可以從一個原子上轉(zhuǎn)移到另一個原子上，電子將在整個晶體中運動，這種運動稱為：共有化運動。22 空穴攜帶_正_電荷，具有_正_的有效質(zhì)量。23 本證硅中摻入iii價元素雜質(zhì)，為_p_型半導體。24 當用適當波長的光照射半導體，產(chǎn)生的載流子稱為_非平衡_載流子。25 _愛因斯坦_方程是漂移運動和擴散運動同時存在時少數(shù)載流子所遵循的運動

11、方程，是研究半導體器件原理的基本方程之一。26 常見的元素半導體有_硅_和_鉻_，常見的化合物半導體有_砷化鎵_。27 半導體材料硅和鍺的晶體結(jié)構(gòu)為_金剛石_型結(jié)構(gòu)。28 金屬中導電的粒子是電子，半導體中導電的粒子是_電子_和 _空穴_。29 晶體中電子的能量狀態(tài)是量子化的，電子在各狀態(tài)上的分布遵守費米分布規(guī)律，當e-ef>>k0t時，可近似為_波爾茲曼_分布。30 pn結(jié)具有電容特性，包括_勢壘_電容和_擴散_電容兩部分。3、 名詞解釋1. 有效質(zhì)量: 粒子在晶體中運動時具有的等效質(zhì)量，它概括了半導體內(nèi)部勢場的作用。2. 熱平衡狀態(tài)：在沒有外界影響的條件下，熱力學系統(tǒng)的宏觀性質(zhì)不

12、隨時間變化的狀態(tài)。所謂外界影響，是指外界對系統(tǒng)作功或傳熱。不能把平衡態(tài)簡單理解為不隨時間變化的狀態(tài)。3. 散射概率4. 遷移率：單位電場作用下，載流子獲得的平均定向運動速度，反映了載流子在電場作用下的輸運能力，是半導體物理中重要的概念和參數(shù)之一。遷移率的表達式為：=q/m* ?？梢?，有效質(zhì)量和弛豫時間（散射）是影響遷移率的因素。5. 平均自由時間：粒子在兩次散射之間經(jīng)歷的平均時間，其倒數(shù)即為散射幾率。6. 熱載流子：是指比零電場下的載流子具有更高平均動能的載流子。7. 載流子的散射：電離雜質(zhì)的散射：施主雜質(zhì)在電離后是一個帶正電的離子，而受主雜質(zhì)電離后則是負離子。在正離子有或負離子周圍形成一個庫

13、侖勢場，載流子將受到這個庫侖場的作用，即散射。晶格振動的散射：光學波和聲學波散射。隨著溫度的增加，晶格振動的散射越來顯著，而雜質(zhì)電離的散射變得不顯著了。其他因素引起的散射：等同的能谷間散射、中性雜質(zhì)散射、位錯散射、合金散射。另外，載流子之間也有散射作用，但這種散射只在強簡并時才顯著。8. 非平衡載流子的壽命：當半導體由于外界作用注入非平衡載流子時，它處于非平衡狀態(tài)。 9. 復合幾率：10. 復合率：11. 準費米能級: 半導體處于非平衡態(tài)時，導帶電子和價帶空穴不再有統(tǒng)一的費米能級，但可以認為它們各自達到平衡，相應的費米能級稱為電子和空穴的準費米能級。12. 直接復合：電子從導帶直接躍遷至價帶與

14、空穴相遇而復合。13. 間接復合: 電子通過禁帶中的能級而躍遷至價帶與空穴相遇而復合。14. 直接復合機構(gòu)15. 間接復合機構(gòu)16. 雪崩擊穿：在晶體中運行的電子和空穴將不斷的與晶體原子發(fā)生碰撞,通過這樣的碰撞可使束縛在共價鍵中的價電子碰撞出來,產(chǎn)生自由電子-空穴對.新產(chǎn)生的載流子在電場作用下撞出其他價電子,又產(chǎn)生新的自由電子空穴對.如此連鎖反應，使得阻擋層中的載流子的數(shù)量雪崩式地增加,流過pn結(jié)的電流就急劇增大,所以這種碰撞電離稱為雪崩擊穿.17. 隧道擊穿效應：隧道擊穿是在強電場作用下，由隧道效應，使大量電子從價帶穿過禁帶而進入到導帶所引起的一種擊穿現(xiàn)象。18. 肖特基接觸：指金屬和半導體

15、材料相接觸的時候，在界面處半導體的能帶彎曲，形成肖特基勢壘。勢壘的存在才導致了大的界面電阻。與之對應的是歐姆接觸，界面處勢壘非常小或者是沒有接觸勢壘。19. 歐姆接觸：指金屬與半導體的接觸，而其接觸面的電阻值遠小于半導體本身的電阻，使得組件操作時，大部分的電壓降在活動區(qū)(active region)而不在接觸面。20. n型半導體: 在純凈的硅晶體中摻入五價元素（如磷），使之取代晶格中硅原子的位置，就形成了n型半導體。21. p型半導體 : 在純凈的硅晶體中摻入三價元素（如硼），使之取代晶格中硅原子的位置，形成p型半導體。22. 簡并半導體: 對于重摻雜半導體，費米能級接近或進入導帶或價帶，導帶/價帶中的載流子濃度很高，泡利不相容原理起作用，電子和空穴分布不再滿足玻耳茲曼分布，需要采用費米分布函數(shù)描述。稱此類半導體為簡并半導體。滿足的條件為23. 非簡并半導體: 摻雜濃度較低，其費米能級ef在禁帶中的半導體 ; 半導體中