半導(dǎo)體物理學(xué)練習(xí)題(劉恩科)

1、27半導(dǎo)體物理學(xué)練習(xí)題（劉恩科）第一章半導(dǎo)體中的電子狀態(tài)例1.證明:對于能帶中的電子，K狀態(tài)和-K狀態(tài)的電子速度大小相等,方向相反。即：v(k)=v(k)，并解釋為什么無外場時，晶體總電流等于零。解：K狀態(tài)電子的速度為：1血.昭弱).加的i-Ij-I(1)h陸.dkv此na同理，一K狀態(tài)電子的速度則為:(2)(3)同理有:陋(-胡dE(k)dky(4)從一維情況容易看出:dE(-k)昵dE(-k)將式(3)(4)(5)代入式(2)后得:1工占朋咽代門v(-七)二?+/劃(6)A昵昵叭IIJFU利用(1)式即得：v(k)=v(k)因為電子占據(jù)某個狀態(tài)的幾率只同該狀態(tài)的能量有關(guān)，即：E(k)=E(

2、k)故電子占有k狀態(tài)和-k狀態(tài)的幾率相同，且v(k)=v(k)故這兩個狀態(tài)上的電子電流相互抵消，晶體中總電流為零。例2.已知一維晶體的電子能帶可寫成：q(-gqs27Vka+cos7Vka如sS式中，a為晶格常數(shù)。試求：(1) 能帶的寬度；(2) 能帶底部和頂部電子的有效質(zhì)量。丸n2兀也)4解：(1)由E(k)關(guān)(1)dk(2)空=0令必得:sin32衣a=12.cos27T=±(12cos2nka=.I當(dāng)V12時,代入(2)和皿存對應(yīng)E(k)的極小值。得:111一X12211卄貳>012%cos2nkct當(dāng)V12時，代入(2)仇,.1(U1=C-lSxX一+-xdr叫，12|

3、122得:12%<0對應(yīng)E(k)的極大值。根據(jù)上述結(jié)果，求得總血和馬1ax即可求得能帶寬度。d2E亍盼n.2.1(略$1口-cosJ/TxajE期二H-h12mjct故：能帶寬度(3)能帶底部和頂部電子的有效質(zhì)量:血淙=咕霽人_1=咕身害廣=宀爲(wèi)=41盹習(xí)題與思考題：1什么叫本征激發(fā)溫度越高，本征激發(fā)的載流子越多，為什么試定性說明之。2試定性說明Ge、Si的禁帶寬度具有負(fù)溫度系數(shù)的原因。3試指出空穴的主要特征。4簡述Ge、Si和GaAs的能帶結(jié)構(gòu)的主要特征。5某一維晶體的電子能帶為H(二碼1_0.1匚0£(血)_0.養(yǎng)1疏展,其中EO=3eV,晶格常數(shù)a=5x10-11m。求：

4、(1) 能帶寬度；(2)能帶底和能帶頂?shù)挠行з|(zhì)量。6原子中的電子和晶體中電子受勢場作用情況以及運動情況有何不同原子中內(nèi)層電子和外層電子參與共有化運動有何不同7晶體體積的大小對能級和能帶有什么影響？8描述半導(dǎo)體中電子運動為什么要引入“有效質(zhì)量”的概念？用電子的慣性質(zhì)量描述能帶中電子運動有何局限性？9般來說，對應(yīng)于高能級的能帶較寬，而禁帶較窄，是否如此為什么10有效質(zhì)量對能帶的寬度有什么影響？有人說：“有效質(zhì)量愈大，能量密度也愈大，因而能帶愈窄。”是否如此為什么11簡述有效質(zhì)量與能帶結(jié)構(gòu)的關(guān)系？12對于自由電子，加速反向與外力作用反向一致，這個結(jié)論是否適用于布洛赫電子？13從能帶底到能帶頂，晶體中

5、電子的有效質(zhì)量將如何變化外場對電子的作用效果有什么不同14試述在周期性勢場中運動的電子具有哪些一般屬性以硅的本征激發(fā)為例，說明半導(dǎo)體能帶圖的物理意義及其與硅晶格結(jié)構(gòu)的聯(lián)系15為什么電子從其價鍵上掙脫出來所需的最小能量就是半導(dǎo)體的禁帶寬度？16為什么半導(dǎo)體滿帶中的少量空狀態(tài)可以用具有正電荷和一定質(zhì)量的空穴來描述？17有兩塊硅單晶，其中一塊的重量是另一塊重量的二倍。這兩塊晶體價帶中的能級數(shù)是否相等彼此有何聯(lián)系18說明布里淵區(qū)和k空間等能面這兩個物理概念的不同。19為什么極值附近的等能面是球面的半導(dǎo)體，當(dāng)改變存儲反向時只能觀察到一個共振吸收峰？第二章半導(dǎo)體中的雜質(zhì)與缺陷能級例1半導(dǎo)體硅單晶的介電常數(shù)

6、弓二11.8，電子和空穴的有效質(zhì)量各為吻皿二0.97%,啲腔二0.19%和猊期二0.16%，燉狙二0.53%，利用類氫模型估計：(1) 施主和受主電離能；(2) 基態(tài)電子軌道半徑解：(1)利用下式求得吋和吻二112、1,12、3.849叫3飩蝕.0.980.19%1b12、110=(1)=(1)=斑;3吟3叫0.160.533%因此，施主和受主雜質(zhì)電離能各為：113.63.849H.S2313.6ioxiT?=0.029(efO(2)基態(tài)電子軌道半徑各為：、=芒嚴(yán)孑葩/喘；=11.3x10x0.53/3=2.08xlOm%=召叫伍!叫*二11.呂x3.849x0.53=2V1X10明式中是波爾

7、半徑。習(xí)題與思考題：1什么叫淺能級雜質(zhì)它們電離后有何特點2什么叫施主什么叫施主電離施主電離前后有何特征試舉例說明之，并用能帶圖表征出n型半導(dǎo)體。3什么叫受主什么叫受主電離受主電離前后有何特征試舉例說明之，并用能帶圖表征出p型半導(dǎo)體。4摻雜半導(dǎo)體與本征半導(dǎo)體之間有何差異？試舉例說明摻雜對半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能的影響。5兩性雜質(zhì)和其它雜質(zhì)有何異同？6深能級雜質(zhì)和淺能級雜質(zhì)對半導(dǎo)體有何影響？7何謂雜質(zhì)補償雜質(zhì)補償?shù)囊饬x何在8說明雜質(zhì)能級以及電離能的物理意義。8為什么受主、施主能級分別位于價帶之上或?qū)е拢译婋x能的數(shù)值較?。?純鍺、硅中摻入皿族或V族元素后，為什么使半導(dǎo)體電性能有很大的改變雜質(zhì)半導(dǎo)體（

8、P型或n型）應(yīng)用很廣，但為什么我們很強調(diào)對半導(dǎo)體材料的提純10把不同種類的施主雜質(zhì)摻入同一種半導(dǎo)體材料中，雜質(zhì)的電離能和軌道半徑是否不同把同一種雜質(zhì)摻入到不同的半導(dǎo)體材料中（例如鍺和硅），雜質(zhì)的電離能和軌道半徑又是否都相同11何謂深能級雜質(zhì)它們電離以后有說明特點12為什么金元素在鍺或硅中電離后可以引入多個施主或受主能級？13說明摻雜對半導(dǎo)體導(dǎo)電性能的影響。14說明半導(dǎo)體中淺能級雜質(zhì)和深能級雜質(zhì)的作用有何不同？15什么叫雜質(zhì)補償什么叫高度補償?shù)陌雽?dǎo)體雜質(zhì)補償有何實際應(yīng)用第三章半導(dǎo)體中載流子的統(tǒng)計分布例1有一硅樣品，施主濃度為眄二2幻0%莎，受主濃度為耳二10%府'，已知施主電離能二E廠務(wù)

9、二0.帖前，試求孫略的施主雜質(zhì)電離時的溫度。解：令藥/和表示電離施主和電離受主的濃度，則電中性方程為：略去價帶空穴的貢獻(xiàn)，則得：%二帖，一曲盤（受主雜質(zhì)全部電離）%-腫戶p（-一）式中：切對硅材料鞏屮肩由題意可知吋二°聖叫，則039%-曬=56幻嚴(yán)戸臨*亙廠亙(1)當(dāng)施主有99%的N電離時，說明只有1%的施主有電子占據(jù)，即”陀二0.01。=0.01應(yīng)衛(wèi)_毎ezp二198皿)二l+-ezp£2IcT-爲(wèi)二爲(wèi)廠心列胡號，代入式（1）得:0.99血-眄=亍41尸產(chǎn)弓即去對數(shù)并加以整理即得到下面的方程:5193-lnT-1.212用相關(guān)數(shù)值解的方法或作圖求得解為：T=101.例2.

10、現(xiàn)有三塊半導(dǎo)體硅材料，已知室溫下（300K）它們的空穴濃度分別為：乩二2笳幻0"防尸，乩2二匯1刖%尸，處3二2251$邙疝二分別計算這三塊材料的電子濃度呦】，先2，張；判斷這三塊材料的導(dǎo)電類型；分別計算這三塊材料的費米能級的位置。解：（1）室溫時硅的兔"J加，坷=川燈0%陀“根據(jù)載流子濃度積公式：冷L二才可求出“胱如2.邛mil(2) Q鞏“知即2.23X101'5>1X1O4-3，故為p型半導(dǎo)體.屜二知，即號二加二琳1二1弘10%觀'，故為本征半導(dǎo)體.An叫，即2.25xlO4dxlO'W3，故為n型半導(dǎo)體.(3) 當(dāng)T=3OOk時，唧二0

11、.02矗蘆廠盡_E®、得：円對三塊材料分別計算如下：&務(wù)=&,Tln也=Q.0261112之農(nóng)咒:=Q.37r)性1.5x10即p型半導(dǎo)體的費米能級在禁帶中線下0.37eV處。Q月血二Pcq二脅1-5xlOw.'.Ei務(wù)0即費米能級位于禁帶中心位置。對n型材料有即對n型材料，費米能級在禁帶中心線上0.35eV處。1對于某n型半導(dǎo)體，試證明其費米能級在其本征半導(dǎo)體的費米能級之上。即EFn>EFi。2試分別定性定量說明：在一定的溫度下，對本征材料而言，材料的禁帶寬度越窄，載流子濃度越a高；對一定的材料，當(dāng)摻雜濃度一定時，溫度越高，載流子濃度越高。3若兩塊Si

12、樣品中的電子濃度分別為2.25x1010cm-3和6.8x1016cm-3，試分別求出其中的空穴的濃度和費米能級的相對位置，并判斷樣品的導(dǎo)電類型。假如再在其中都摻入濃度為2.25x1016cm-3的受主雜質(zhì)，這兩塊樣品的導(dǎo)電類型又將怎樣？4含受主濃度為8.0x106cm-3和施主濃度為7.25x1017cm-3的Si材料，試求溫度分別為300K和400K時此材料的載流子濃度和費米能級的相對位置。5試分別計算本征Si在77K、300K和500K下的載流子濃度。6Si樣品中的施主濃度為4.5x1016cm-3，試計算300K時的電子濃度和空穴濃度各為多少？7某摻施主雜質(zhì)的非簡并Si樣品，試求EF=

13、(EC+ED)/2時施主的濃度。8半導(dǎo)體處于怎樣的狀態(tài)才能叫處于熱平衡狀態(tài)？其物理意義如何。9什么叫統(tǒng)計分布函數(shù)費米分布和玻耳茲曼分布的函數(shù)形式有何區(qū)別在怎樣的條件下前者可以過渡到后者為什么半導(dǎo)體中載流子分布可以用玻耳茲曼分布描10說明費米能級的物理意義。根據(jù)費米能級位置如何計算半導(dǎo)體中電子和空穴濃度如何理解費米能級是摻雜類型和摻雜程度的標(biāo)志11證明，在時，對費米能級取什么樣的對稱形式？12在半導(dǎo)體計算中，經(jīng)常應(yīng)用務(wù)這個條件把電子從費米能級統(tǒng)計過渡到玻耳茲曼統(tǒng)計，試說明這種過渡的物理意義。13寫出半導(dǎo)體的電中性方程。此方程在半導(dǎo)體中有何重要意義？14若n型硅中摻入受主雜質(zhì)，費米能級升高還是降低

14、若溫度升高當(dāng)本征激發(fā)起作用時，費米能級在什么位置為什么15如何理解分布函數(shù)與狀態(tài)密度的乘積再對能量積分即可求得電子濃度？16為什么硅半導(dǎo)體器件比鍺器件的工作溫度高？17當(dāng)溫度一定時，雜質(zhì)半導(dǎo)體的費米能級主要由什么因素決定？試把強N、弱N型半導(dǎo)體與強P、弱P半導(dǎo)體的費米能級與本征半導(dǎo)體的費米能級比較。18如果向半導(dǎo)體中重?fù)绞┲麟s質(zhì)，就你所知會出現(xiàn)一些什么效應(yīng)？例1室溫下，本征鍺的電阻率為470爭陀，試求本征載流子濃度。若摻入銻雜質(zhì)，使每12個鍺原子中有一個雜質(zhì)原子，計算室溫下電子濃度和空穴濃度。設(shè)雜質(zhì)全部電離。鍺原子的濃度為4.4，試求該摻雜鍺材料的電阻率。設(shè)毘二OCkMW畀，且認(rèn)為不隨摻雜而變

15、化。號二2%10%莎。解：本征半導(dǎo)體的電阻率表達(dá)式為遇=2.5x10ecm!(毘+氣)47xl.6xl0_L9x(36a0+1700)施主雜質(zhì)原子的濃度=(44x10-)x10"二4.4x10%/)故%二%二4.4匯10%陀-屮_(2.5x10b)2T_4.4xlO16=1.42xlO10c-3其電阻率4.4x10xl.6xl0_lsx3600p&=4xlO_aQg；A>2例2在半導(dǎo)體鍺材料中摻入施主雜質(zhì)濃度嘰二10%疝'，受主雜質(zhì)濃度耳二7燈0%；設(shè)室溫下本征鍺材料的電阻率P二呦。旳，假設(shè)電子和空穴的遷移率分別為毘二爺血畀，旳=1碩加7滄，若流過樣品的電流密度

16、為弦3泅fc"，求所加的電場強度。解：須先求出本征載流子濃度喀鶯=訐=l.S6xl0口疋肌Jg（X+氣）60xl.6xl0-19x（3800+1800）又Q+二+咗用風(fēng)二雄:聯(lián)立得:襯+（鞏1-%）%-岸二0用“如-込）+也上圧+點二沁十4樸心和譏加.'.02222刁_(1.86xlOE)23.89J<1010故樣品的電導(dǎo)率:二沢坷+尹亠/二2代艾10一©S）2cr2.62x10/即：E=1.996V/cm習(xí)題與思考題：1對于重?fù)诫s半導(dǎo)體和一般摻雜半導(dǎo)體，為何前者的遷移率隨溫度的變化趨勢不同？試加以定性分析。2何謂遷移率影響遷移率的主要因素有哪些3試定性分析S

17、i的電阻率與溫度的變化關(guān)系。4證明當(dāng)pn/pp，且電子濃度冷廣咽叩氣，空穴濃度孔7如乩時半導(dǎo)體的電導(dǎo)率有最小值，并推導(dǎo)omin的表達(dá)式。50.12kg的Si單晶摻有3.0x10-9kg的Sb，設(shè)雜質(zhì)全部電離，試求出此材料的電導(dǎo)率。（Si單晶的密度為2.33g/cm3,Sb的原子量為121.8）6試從經(jīng)典物理和量子理論分別說明散射的物理意義。7比較并區(qū)別下述物理概念：電導(dǎo)遷移率、霍耳遷移率和漂移遷移率。8什么是聲子它對半導(dǎo)體材料的電導(dǎo)起什么作用9強電場作用下，遷移率的數(shù)值與場強E有關(guān)，這時歐姆定律是否仍然正確為什么10半導(dǎo)體的電阻系數(shù)是正的還是負(fù)的為什么11有一塊本征半導(dǎo)體樣品，試描述用以增加其

18、電導(dǎo)率的兩個物理過程。12如果有相同的電阻率的摻雜鍺和硅半導(dǎo)體，問哪一個材料的少子濃度高為什13光學(xué)波散射和聲學(xué)波散射的物理機構(gòu)有何區(qū)別各在什么樣晶體中起主要作用14說明本征鍺和硅中載流子遷移率溫度增加如何變化？15電導(dǎo)有效質(zhì)量和狀態(tài)密度有何區(qū)別它們與電子的縱有效質(zhì)量和橫有效質(zhì)量的關(guān)系如何16對于僅含一種雜質(zhì)的鍺樣品，如果要確定載流子符號、濃度、遷移率和有效質(zhì)量，應(yīng)進(jìn)行哪些測量？17解釋多能谷散射如何影響材料的導(dǎo)電性。18為什么要引入熱載流子概念熱載流子和普通載流子有何區(qū)別第五章非平衡載流子例1某p型半導(dǎo)體摻雜濃度兀二10%孑,少子壽命嗎二山化在均勻光的照射下產(chǎn)生非平衡載流子，其產(chǎn)生率呂“屮2

19、晶應(yīng),試計算室溫時光照情況下的費米能級并和原來無光照時的費米能級比較。設(shè)本征載流子濃度號二10%啲：,rEg、解:無光照時痊穴濃度皆.SF=Ei-Tn=Si-0.25x6x110=-0.35(5)說明無光照時，費米能級在禁帶中線下面O.35eV處。(2)穩(wěn)定光照后，產(chǎn)生的非平衡載流子為：P內(nèi)咼p(/)Q即；.P0.02611110=0珈卩)嗎10聆-E嚴(yán)寡血"0.026111=0.18(r)兮10上面兩式說明，磅在鳥之下，而環(huán)在禺之上。且非平衡態(tài)時空穴的準(zhǔn)費米能級和和原來的費米能級幾乎無差別，與電子的準(zhǔn)費米能級相差甚遠(yuǎn)，如下圖所示。Ec光照前光照后習(xí)題與思考題：1何謂非平衡載流子非平

20、衡狀態(tài)與平衡狀態(tài)的差異何在2漂移運動和擴散運動有什么不同？3漂移運動與擴散運動之間有什么聯(lián)系非簡并半導(dǎo)體的遷移率與擴散系數(shù)之間有什么聯(lián)系4平均自由程與擴散長度有何不同平均自由時間與非平衡載流子的壽命又有何不同5證明非平衡載流子的壽命滿足W二嘰廠，并說明式中各項的物理意義。6導(dǎo)出非簡并載流子滿足的愛因斯坦關(guān)系。7間接復(fù)合效應(yīng)與陷阱效應(yīng)有何異同？8光均勻照射在6Qcm的n型Si樣品上，電子-空穴對的產(chǎn)生率為4x1021cm-3s-1,樣品壽命為8ps。試計算光照前后樣品的電導(dǎo)率。dE£9證明非簡并的非均勻半導(dǎo)體中的電子電流形式為"血GT。10假設(shè)Si中空穴濃度是線性分布，在4p

21、m內(nèi)的濃度差為2x1016cm-3，試計算空穴的擴散電流密度。11試證明在小信號條件下，本征半導(dǎo)體的非平衡載流子的壽命最長。12區(qū)別半導(dǎo)體平衡狀態(tài)和非平衡狀態(tài)有何不同什么叫非平衡載流子什么叫非平衡載流子的穩(wěn)定分布13摻雜、改變溫度和光照激發(fā)均能改變半導(dǎo)體的電導(dǎo)率，它們之間有何區(qū)別？試從物理模型上予以說明。14在平衡情況下，載流子有沒有復(fù)合這種運動形式為什么著重討論非平衡載流子的復(fù)合運動15為什么不能用費米能級作為非平衡載流子濃度的標(biāo)準(zhǔn)而要引入準(zhǔn)費米能級費米能級和準(zhǔn)費米能級有何區(qū)別16在穩(wěn)定不變的光照下，半導(dǎo)體中電子和空穴濃度也是保持恒定不變的，但為什么說半導(dǎo)體處于非平衡狀態(tài)？17說明直接復(fù)合、

22、間接復(fù)合的物理意義。18區(qū)別：復(fù)合效應(yīng)和陷阱效應(yīng)，復(fù)合中心和陷阱中心，俘獲和復(fù)合，俘獲截面和俘獲幾率。第六章金屬和半導(dǎo)體接觸例1設(shè)p型硅(如圖7-2),受主濃度嘰"屮腫，試求：(1)室溫下費米能級玉的位置和功函數(shù)昭；jLiLriLjI1F1r1rEV(2)不計表面態(tài)的影響，該p型硅分別與鉑和銀接觸后是否形成阻擋層？若能形成阻擋層，求半導(dǎo)體一邊勢壘高度。已知：二4弧卩林二塞矗卩甌二10%府弓二1.12旦F；硅電子親合能"4姓廠爲(wèi)-耳解：(1)室溫下，可認(rèn)為雜質(zhì)全部電離，若忽略本征激發(fā)怎卩，則Po=A=ySN1019務(wù)=爲(wèi)+佬Flu=0.026111f=&+°

23、髭(日町得：叫1°気=塢-0-12=1.0值門_功函數(shù)吧二馬+x=1.0+4血二亍2(0廠(2)不計表面態(tài)的影響。對p型硅，當(dāng)嘰皿時，金屬中電子流向半導(dǎo)體，使得半導(dǎo)體表面勢兀沁，空穴附加能量雖氏，使得能帶向下彎，形成空穴勢壘。所以，p型硅和銀接觸后半導(dǎo)體表面形成空穴勢壘，即空穴阻擋層。又因耳二5.盛心嘰=5.05,7，所以，p型硅和鉑接觸后不能形成阻擋層。（3）銀和p-Si接觸形成的阻擋層其勢壘高度：=4.81-5.05=-0.24例2施主濃度嘰二10%準(zhǔn)“的n型硅（如圖），室溫下功函數(shù)是多少若不考慮表面態(tài)的影響，它分別同Al、Au、Mo接觸時，是形成阻擋層還是反阻擋層硅的電子親合能

24、取4.05eV。設(shè)"他驗漁蘆，二4.21W。解：設(shè)室溫下雜質(zhì)全部電離：#盼沁瞥”：黑嚴(yán)陽n-Si的功函數(shù)為：=+=4.05+0.15=4.20（s已知：二4恢蘆，耗吃昭，故二者接觸形成反阻擋層。饑池礦，吒二顯然，二汪渾故Au與n-Si接觸，Mo與n-Si接觸均形成阻擋層。習(xí)題與思考題：1 什么是功函數(shù)哪些因數(shù)影響了半導(dǎo)體的功函數(shù)什么是接觸勢差2 什么是Schottky勢壘影響其勢壘高度的因數(shù)有哪些3 什么是歐姆接觸形成歐姆接觸的方法有幾種試根據(jù)能帶圖分別加以分析。4 什么是鏡像力什么是隧道效應(yīng)它們對接觸勢壘的影響怎樣的5施主濃度為7.0x1016cm-3的n型Si與Al形成金屬與半導(dǎo)

25、體接觸，Al的功函數(shù)為4.20eV，Si的電子親和能為4.05eV，試畫出理想情況下金屬-半導(dǎo)體接觸的能帶圖并標(biāo)明半導(dǎo)體表面勢的數(shù)值。6分別分析n型和p型半導(dǎo)體形成阻擋層和反阻擋層的條件。7 試分別畫出n型和p型半導(dǎo)體分別形成阻擋層和反阻擋層的能帶圖。8 什么是少數(shù)載流子注入效應(yīng)？9某Shottky二極管，其中半導(dǎo)體中施主濃度為2.5x1016cm-3，勢壘高度為0.64eV,加上4V的正向電壓時，試求勢壘的寬度為多少？10試根據(jù)能帶圖定性分析金屬-n型半導(dǎo)體形成良好歐姆接觸的原因。11金屬和半導(dǎo)體的功函數(shù)是如何定義的半導(dǎo)體的功函數(shù)與哪些因素有關(guān)12說明金屬半導(dǎo)體接觸在什么條件下能形成接觸勢壘

26、（阻擋層）分析n型和p型半導(dǎo)體形成阻擋層和反電阻率的條件？13分別畫出n型和p型半導(dǎo)體與金屬接觸時的能帶圖？14半導(dǎo)體表面態(tài)是怎樣影響勢壘高度的？分別討論受主型表面態(tài)和施主型表面態(tài)的影響。15什么叫歐姆接觸？實現(xiàn)半導(dǎo)體-金屬的歐姆接觸有幾種方法？簡要說明其物理原理。16應(yīng)該怎樣制作n型硅和金屬鋁接觸才能實現(xiàn)（1）歐姆接觸；（2）整數(shù)接觸。17試比較p-n結(jié)和肖特基結(jié)的主要異同點。指出肖特基二極管具有哪些重要特點。18為什么金屬-半導(dǎo)體二極管（肖特基二極管）消除了載流子注入后的存貯時間？19為什么對輕摻雜的p型半導(dǎo)體不能用四探針方法測量其電阻率？對輕摻雜的n型半導(dǎo)體如何分析其物理過程。20什么叫

27、少數(shù)載流子注入效應(yīng)？21鏡像力和隧道效應(yīng)是如何影響金屬-半導(dǎo)體接觸勢壘的？22比較擴散理論和熱電子反射理論在解決肖特基二極管整流特性時其主要區(qū)別在什么地方？23金屬與重?fù)诫s的半導(dǎo)體接觸能夠形成歐姆接觸，說明其物理原理。第七章半導(dǎo)體表面與MIS結(jié)構(gòu)例1設(shè)在金屬與n型半導(dǎo)體之間加一電壓，且n-Si接高電位，金屬接低電位，使半導(dǎo)體表面層內(nèi)出現(xiàn)耗盡狀態(tài)。求耗盡層內(nèi)電勢V（x）；（2）若表面勢兀二°伊；外加電壓5V,施主濃度=，求耗盡層厚度。設(shè)=12，近&苗心嚴(yán)D詠解：（1）根據(jù)耗盡層近似，即假設(shè)空間電荷層的電子都已全部耗盡，電荷全由已電離的施主雜質(zhì)構(gòu)成，設(shè)摻雜是均勻的，則空間電荷層的

28、電荷密度p（応二叫，丹_-qND故泊松方程可寫為：昴設(shè)兀二並為耗盡層寬度，則因半導(dǎo)體內(nèi)部場強為零，有:陀）二-字axf二°珥;Y）=X）設(shè)體內(nèi)電勢為0,即2兀，e0，積分上式得；式中時，即為。（2）當(dāng)加電壓為/時，表面勢由Vs提高為Vs+V,出+廠=呱或所以，外加電壓為V后，J=3.3x10_5(例2試導(dǎo)出使表面恰為本征時表面電場強度，表面電荷密度和表面層電容的表示式（設(shè)p型硅情形）。解：所以Vs二VB設(shè)表面層載流子濃度仍遵守經(jīng)典統(tǒng)計。則Q=嘰宓P(取對數(shù)即得：即:.F函數(shù)：g專+4+斛。%計QP型硅，且兀二叫疣二必>>VO'述）*1«1撿蛍）”L程V因

29、此：2=一2耳秋丁尸（專工、=玉皺7lnH5r"J也I叫ex一喙P（-淫）+1+電血卩（奨-1）F普2V%習(xí)題與思考：1解釋什么是表面積累、表面耗盡和表面反型？2在由n型半導(dǎo)體組成的MIS結(jié)構(gòu)上加電壓VG,分析其表面空間電荷層狀態(tài)隨VG變化的情況，并解釋其C-V曲線。3試述影響平帶電壓VFB的因素。4什么是空間電荷區(qū)如何才能在半導(dǎo)體表面形成正的空間電荷區(qū)和負(fù)的空間電荷區(qū)5說明表面勢耳的物理意義，如何才能保證耳汕和兀u°6 為什么半導(dǎo)體的表面會發(fā)生彎曲說明能帶向上彎和向下彎的條件7 能帶彎曲以后形成電子勢壘還是空穴勢壘，如何判斷之。在能帶圖上討論n型半導(dǎo)體和表面空間電荷的關(guān)系。8 半導(dǎo)體表面積累、耗盡、本征和反型的物理意義是什么？分析n型半導(dǎo)體和p型半導(dǎo)體形成上述幾種狀態(tài)的條件，以圖示意之。9 為什么二氧化硅層下面的p型硅表面有自行變?yōu)閚型半導(dǎo)體