半導(dǎo)體物理基本概念大全

1、半導(dǎo)體物理）申點(diǎn)就點(diǎn)第一章半導(dǎo)體中的電子狀態(tài)1、Si枇取的晶體結(jié)構(gòu)2、&、Si和GaAs的能帶結(jié)構(gòu)3、本征半導(dǎo)體及其導(dǎo)電機(jī)構(gòu)、空穴第二章半導(dǎo)體巾的雜質(zhì)和缺陷k本蹈發(fā)與本衽耨體的特衽2、雜質(zhì)半導(dǎo)體與雜質(zhì)電離於三章半徵中我流子的統(tǒng)計(jì)分布h熱平衡態(tài)時(shí)中上并半導(dǎo)體中我同了的濃度分布2、費(fèi)米能級(jí)品的相對(duì)位置.第四章半導(dǎo)體中的導(dǎo)電性1、遷移率2、散時(shí)一影響遷移率的本質(zhì)內(nèi)累3、電導(dǎo)率4、弱電場(chǎng)下電導(dǎo)率的統(tǒng)計(jì)理論第九章非平衡載流子1、非平衡我流干的產(chǎn)生2、*平衡載流子的復(fù)合3,II平街就流子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律4、/路程5、愛因斯坦大系6、連姆方程第六章金周和半導(dǎo)體接觸k阻擋層與反阻擋層的形成2、肖特基勢(shì)壘的定

2、解性3、歐姆接觸的特性4、少了的注入書簽2124,第,章、半導(dǎo)體中的電子狀態(tài)習(xí)題11,什么叫本久激發(fā)?溫度趣高.本證激發(fā)的載流了越多.為什么?試定性說明之。1-2.試定性說明Ge.Si的禁帶寬度具仃負(fù)溫度系數(shù)的扇因。1-3試指出空穴的主要特征,14簡(jiǎn)述Ge、Si和GaAS的能帶結(jié)構(gòu)的主要特征。1-5.某一維晶體的電子能帶為E(k)=&lO.lcos&其中生二3eV.晶格常刎產(chǎn)5X1U"nio 求:(1)能帶寬度;(2)能帶底和能帶頂?shù)呢晷з|(zhì)基。題解：解，在一定制度匕價(jià)帶電子費(fèi)用足夠的能員(3EJ被激發(fā)到導(dǎo)帶成為導(dǎo)電電子的過程就是本份激發(fā):其結(jié)果是在半甘體中出現(xiàn)成對(duì)的電

3、子-空穴*L如果溫度升嬴則禁帶寬度變窄.躍遷所需的能量變小.料會(huì)有更多的電子被激發(fā)到導(dǎo)帶中.解：電子的共1化運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致孤立原子的曲級(jí)形成能帶即允缶和禁用口溫度升高,則電子的共有化運(yùn)動(dòng)加劇.導(dǎo)致允帶進(jìn)一步分裂、變寬；允帶變寬，則導(dǎo)致允帶與允帶之間的相曳.反之,豳度降低，將導(dǎo)紈禁帶變寬.因此.Ge.Si的禁帶寬度具有負(fù)溫度系數(shù).解：空穴是未被電子占據(jù)的空量子態(tài),被用來描述半滿帶中的大量電子的集體運(yùn)動(dòng)狀態(tài).是準(zhǔn)粒子，主要特征如卜：A、荷正電：+q；B、空穴法度表示為p(電子濃度表示為n)；C.Ep=-EnD、mpe=-mn14解：(1) Ge、Si:a)Eg(Si：OK)=1.21eV：Eg(Ge：O

4、K)=1.l70eV：b)間接能隙結(jié)構(gòu)c)景沿寬度與隨溫度增加而減??；(2) GaAs：a).(300K);L428eV.Eg(OK)=1.522eV；b)五接能隙結(jié)構(gòu)；C)Eg仇溫度系數(shù)特性：dEg/dT=-3.95X1O40V/K：15解:請(qǐng)輸入檢索美健同令我=0.用rg(fci)=-dk3二ktci=18,43網(wǎng)飛=19843W當(dāng)七聲二18.4349、變-二。.山?與代。，18工349+3518.4349)=2.28x1。*'>0.dk對(duì)應(yīng)能帶極小值：0.ki2£；1(cosl9H.4349 + 3sin 198.4349) = 一2.28 X10 制 <

5、M 父!dF?當(dāng)Km=198.4349-=dk對(duì)應(yīng)能帶極大值。則能市寬度£=Emax-£min=1.1384"(2)榻蕓)=*12.28X10 刈(6.625x1()7、= 1.925x10 打)（叫工-口表）二- 2.28X10 於(6.625x10 "-I= -1.925x10 汽依)答工能帶寬度約為l1384Ev.能帶頂部電子的有效廉量約為1925x1產(chǎn)1等能帶底部電子的有效質(zhì)量約為L925x10kg第二章、半導(dǎo)體中的雜質(zhì)和缺陷能級(jí)2-1、什么叫淺能級(jí)雜項(xiàng)?它們電離后有何特點(diǎn)?22什么叫施主?什么叫貓主電離?施主電離前后有何特征?試舉例說明之.并用

6、能帶圖表征出n型半導(dǎo)體023什么叫受主？什么叫受主電離?受主電寓前后有何特征?試舉例說明之.并用能帶國我征出P烈半導(dǎo)體。2-4.揍雜半導(dǎo)體。本征半導(dǎo)體之間有何差異？試舉例說明捧雜對(duì)¥導(dǎo)體的導(dǎo)電性能的影響。25、兩性雜質(zhì)和其它雜質(zhì)有何異同？26.深能級(jí)雜質(zhì)和淺能級(jí)雜質(zhì)對(duì)半導(dǎo)體行何影響？2-7、何謂雜質(zhì)補(bǔ)卷？雜質(zhì)撲償?shù)馁H義何在？題解：21、解:淺能鍬雜質(zhì)是指其雜質(zhì)電離能遠(yuǎn)小于本征半導(dǎo)體的禁帶寬度的雜質(zhì).它們電離后將成為帶正電（電離施主）或帶負(fù)電（電離受主）的離子.并同時(shí)向?qū)峁╇娮踊蛳騼r(jià)帶提供空穴。22、解：半導(dǎo)體中摻入施主雜質(zhì)后.施主電離后將成為帶正電離子.并同時(shí)向?qū)峁╇娮?這種

7、雜質(zhì)就叫施主.施主電兩成為帶正電高手（中心）|請(qǐng)輸入檢索關(guān)健同3J24，ffl的過程就叫施主電離6施主電離前不帶電,電離后帶正電.例如.在Si中摻p.P為V族元素.!半導(dǎo)體的砥帶圖如陽用示，其費(fèi)米能級(jí)位于禁帶上方木征半導(dǎo)體Si為W好耒，P挎工5”|午"科小1川冒戶71川9，匕Si由以外MP"門1口對(duì)火力!價(jià)戶1,啊P戶亦m個(gè)勺住門G有夕卻律流行擋臚吊1，嗝向山彈五,弓首為一嚇2門"型個(gè)以松眼封士n3半導(dǎo)體的臍帶圖如圖所示：其費(fèi)米能級(jí)位于禁帶上方EcEf23解：半導(dǎo)體中痔入受主雜質(zhì)后.受主電離后將成為嘴勺電的離子.并同時(shí)向價(jià)帶提供空穴,這種雜質(zhì)就叫穴主、受主電離說為

8、帶負(fù)電的離子（中心）的過程就叫受主電離.受主電離前帶不帶電，電離后帶用電.例如,在Si中摻B.B為m族元素，血本征半導(dǎo)體Si為IV族K系，P摻，Bl電，B3儀到息三個(gè)產(chǎn)力SiaR外呈P"門丁伊可峭“5價(jià)產(chǎn).叩|B甲仙尸搐齒一個(gè)小呼j外波隹口中"在過用忸守士；2*導(dǎo)體的能帶圖加圖所示，其費(fèi)米能級(jí)位于禁帶卜方EfEv造輸入檢索關(guān)建司24解:在純凈的半導(dǎo)體中捧入雜質(zhì)后可以控制半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性。摻雜半導(dǎo)體又分為n型半導(dǎo)體和p型半導(dǎo)體.例如，在常溫情況下，本征Si中的電子濃度和空穴濃度均為l.5XlO%nH當(dāng)在Si中摻入l.UXld%/月,半導(dǎo)體中的電子濃度相變?yōu)長UXld%m

9、77;而空穴濃度將近似為2.25XlO%mJ半導(dǎo)體中的多數(shù)載流了是電子.而少數(shù)找渝子是空穴。2-5.M：兩性雜質(zhì)是指在半導(dǎo)體中既可作施主又可作受主的雜質(zhì)e如HIV族GaAs中修N探SL如果Si檸位I隊(duì)As,MSt為痂主；如果Si普位V族Ga.則Si為受主。所摻入的雜質(zhì)J!體是起施主還是受主與工2.仃X,26解,深健皺雜質(zhì)在半導(dǎo)體中起梵合中心或陷阱的作用.淺一級(jí)雜質(zhì)在半導(dǎo)體中起施主或堂主的作用。2-7.當(dāng)¥號(hào)體中既有施主又仃受主時(shí)施主和受主科先互相抵消，剩余的雜質(zhì)最后電離，這就是雜質(zhì)祚償。利用雜質(zhì)訃管效應(yīng)可以根據(jù)需要改變平導(dǎo)體中某個(gè)區(qū)域的導(dǎo)也類型,制造各神罌件，第三章、半導(dǎo)體中截流子的

10、統(tǒng)計(jì)分布31、對(duì)于某n型半導(dǎo)體.試證明其費(fèi)米能級(jí)在其本征半導(dǎo)體的費(fèi)米能級(jí)之上.叩EfqEf13-2、試分別定性定量說明：（1）在一定的海度卜，對(duì)本征材料而言，材料的禁帶度度越窄，我流了濃度越高；C2）對(duì)一定的材料，當(dāng)傷朵濃度一定時(shí),溫度越鬲.我流于濃度越鬲,3-3、若兩塊Si樣品中的電廣濃度分別為33X10即cm"和68x10,bcm試分別求M其中的空穴的濃度和費(fèi)米施級(jí)的相對(duì)位置。并判新樣品的導(dǎo)電類型.假如冉在其中都摻入濃度為2.25乂10Wm一，的受主雜質(zhì).這兩挽梯鼻的導(dǎo)電類型又將怎樣?34缶受主濃度為&0XlMn和施主濃度為7.25X1。%的Si材料，成求溫4/24，&#

11、169;©|B|HHI度分43(X)Kfll400K時(shí)此材聚而讖/屣族和費(fèi)米能級(jí)的加對(duì)位置:3-5,試分別計(jì)即木征Si在77K、300K和500K卜的載流了濃度.3-6,Si樣品中的施主濃度為4.5X10I6cm試計(jì)算300K時(shí)的電子濃度和空穴濃度各為多少？解;3-1.3-7,某摻施主雜質(zhì)的II簡(jiǎn)并Si樣得.試求Ek(Ec+Eo)/2時(shí)施主的濃度,證明,設(shè)小為ri型半導(dǎo)體的電子濃度,m為本征半導(dǎo)體的電子濃度1顯然即 jV,. - exp -UU本征得證0諳輸入檢索關(guān)鍵詞書餐/24，5E；4=JMMc里/和品Ny可見,Po=N3乂因?yàn)?則也可知道溫度不變而減少本征材塞I的禁帶寬度,上式

12、中的指數(shù)項(xiàng)將因此而增加.從而使得我流了濃度因此而博加.(2)對(duì)一定的材料，當(dāng)摻雜濃度一定時(shí),溫度越高.受激發(fā)的我流子將因此而3-2、柞(1)在一定的溫度3對(duì)木征材料而言，可料的禁帶寬度越窄，則原遷所需的傳量越小.所以受激發(fā)的載流了濃度隨著禁帶寬度的變窄而蝌加,由公式*3-3、帆得："型>%2%-匚、增加.由公式可知，這時(shí)兩式中的指數(shù)用I將因此而塔黑，從而導(dǎo)孜栽流濃度增加;T本征半導(dǎo)體T”型半導(dǎo)體由n4=%|>|.Plnii庭踮詰輸入檢索關(guān)替詞Q”呼出3乂皿小）6.8X10167/24 ， i m話輸入檢索關(guān)建詞£fl = E,+Vln P川Iixid=E+0.0

13、26n-k£+0.234eV1J.OxlOJ1(N、I|x10IM)Er2=£t+K/山=Er+0026Inr=£；+0.33leVIPm/13.3x10J假如再在其中都修入濃度為2.25X106cm§的受主雜廉,那么將出現(xiàn)雜質(zhì)補(bǔ)信，第一種半導(dǎo)體補(bǔ)償后將變?yōu)閜型半導(dǎo)體.第二種半導(dǎo)體補(bǔ)償后將近似為本征半征半。答：第一種半導(dǎo)體中的空穴的濃度為11丁。1°5n3費(fèi)米能級(jí)在價(jià)帶上方U234CV處彳第一種半導(dǎo)體中的空穴的濃度為3.3x103cm凡費(fèi)米能級(jí)在價(jià)帶上方331eV處.捧入快度為2.25xH%e,3的受主雜質(zhì)后,第一種半導(dǎo)體補(bǔ)償后將變?yōu)镻型半導(dǎo)體

14、,第二種半導(dǎo)體補(bǔ)償后將近似為本征半導(dǎo)體，3T、解，由丁雜質(zhì)基本全電離、雜質(zhì)補(bǔ)償之后，仃效躇L濃度N；=ND-)V4«7.25X1OW3則300K時(shí)，電子濃度空穴濃度 應(yīng)米能段為:%(300K) No = 7.25xlO,rM：%(300犬)=工=(l.SxlO11)27.25 x IO17=3,11x1。% 小A=Ev +0。26 1nl(LOX10嚇 3.1IX102在 400K l!h和得到：=Ev +0.3896(，冊(cè)在電個(gè)性條件yM+N；%=<NJ+瓜力 +4， -725>dU" + J(7.25>dU7F + 4(L0xl0DF22= I.379

15、5xlU%"j nj“ 二一二費(fèi)米能級(jí)為:Er = Er + kJT In400K300K J=E+0.0819eV答：300K時(shí)此材料的電了濃度利空穴濃度分別為7.25x10%e3和3lx102crn-3.費(fèi)米隨級(jí)在價(jià)帶上方0.3898V處：400K對(duì)此材料的電子濃度和空穴濃度分別近似為為7.248Xl0i%m3和I.3795x10%e3,優(yōu)米能級(jí)在價(jià)帶上方0.0ai%eV處03s解e假設(shè)載流子的有效質(zhì)量近似不變則由(r)=.vWlJ |V(77AT)= y(300A：).77 K ¥ 3(x)/r J= 3.758xlO,K(cw-3)M(5OOK)=N<3(X)

16、K>500K1300KJ =(2.8xl(T)(就/=6,025X10咋m 3)由 M(r) = M(3oo©T300 AT則.V(77Aj= 4V(3DU)-77 K300 8,778 J 1300Kl= 1.4304xltf"(cm ')Ar(5OUAj=Ar,(3OOK),500/cy500 人 300AJ=2.367XIO,M(c/n ?)書簽8124 ，II而Ev(T=Ei!(0)-y且a=4.73x10。8=636所以工(77*)=E,(0)-=1.21-(473X10;僅77二12061(八，)“T+677+636紇（3康次）=（）-“(4.73

17、x10 4)x300?1 - 2 J _ _£j500Af)=£jO)-r + OT-7 +/300+636= 1.1615")川-吟陽f請(qǐng)輸入檢索關(guān)鍵詞所以，由/=Jmn°缶i2nrsiw(ir2Ki(r"),(77K)="nHj，叩二J(3.753x】0,"Jx(1.4304x10"),e不5«1.159x10”,(300K)="=J(2.8xl(T)><(Llx(r).d3.5xlO>(rw»3)G.NCxlW")l叫(500K)=JN,N/紂=J(6

18、.U25xW")x(2.367x10岡).<如戶廝-1,669xlO,4(cm0答；77K卜戢流了濃度約為1.159X10*2ocm300K卜載流了濃度約為3.5XlU%nN,500K卜我流子濃度約為l.669X10%m。£?3-6,ft?：在300K時(shí),因?yàn)镹DlUfi"因此雜質(zhì)全電高n產(chǎn)、產(chǎn)4.5XlU%m"國2（15x10號(hào)UCS“_31。?。┕埽?00K時(shí)樣晶中的的電子濃度和空穴濃度分則是45X10%1tfl和5.0X103cm匕3-7.帆由于半導(dǎo)體是非簡(jiǎn)并半導(dǎo)體，所以有電中性條件OxfNd*<,3C心寸施主電離很弱時(shí),等式右邊分母中

19、的T可以略去. 剽而Ep=1(E(、+Ej*書笑10 124 ® 0as*書簽9/24ffl答？N|)為二格N-第四篇半導(dǎo)體的導(dǎo)電性習(xí)題4-1,對(duì)于審播雜半導(dǎo)體和一般拷雜半導(dǎo)體.為何前行的遷移率的溫度的變化趨勢(shì)不同？試加以定性分析.4-2,何謂遷移率？影響遷移率的主耍因素仃哪些？4-3,在定性分析Si的電網(wǎng)率與溫度的變化關(guān)系。e44證明為凡且電子濃度”。=力工灰.空穴濃度PL%瓦不時(shí)平導(dǎo)體的電導(dǎo)率有最小值，并推號(hào)內(nèi)“向表達(dá)式。1-5、0.12kg的Si單晶摻有3,0X10%的Sh.女雜質(zhì)仝部電肉.試求冊(cè)此材料的電導(dǎo)率.CSi單晶的密度為2.33g/an',Sb的原子母為12L

20、8)解：4-1,解：對(duì)于重?fù)诫s半導(dǎo)體,在低溫時(shí),雜質(zhì)放射起主體作用、而晶格振動(dòng)故附與一般摻雜半導(dǎo)體的相比較.影響并不大,所以這時(shí)候匐著溫度的升鬲，垂摻雜產(chǎn)導(dǎo)體的遼移率反而增加：溫度繼續(xù)埴洲后.品格振動(dòng)放射起主導(dǎo)作用,導(dǎo)致遷移率卜'降，對(duì)一般摻雜半導(dǎo)體,由于雜質(zhì)濃度較低，電離雜質(zhì)散射其本可以忽畸，起主要作用的是品格振動(dòng)散射，所以加度越高.遷核率越低44-2.解：遼移率是T位電場(chǎng)強(qiáng)度下載流所次得的漂移速率s影響遷移率的主要因素有能帶結(jié)構(gòu)(我流尸白效質(zhì)垃八溫度和各種散射機(jī)構(gòu)，43.解；Si的電陰率與溫度的變化關(guān)系可以分為三個(gè)階段；(1)溫度很低時(shí),電阻窣隨溫度開鬲而降低，因?yàn)檫@時(shí)本征激發(fā)極弱

21、，可以忽略；載流于主要來源于雜質(zhì)電離,施若溫度升高.載流了濃度逐步增加，相應(yīng)乩內(nèi)雜質(zhì)散射也隨之增加，從而使得遷移豐隨溫度升高而增大，計(jì)致電阻率隨溫,以升弱而降低.(2)溫度進(jìn)一步增加(合空溫，電阻率前溫度升高而升而，在這一溫度范圍內(nèi)、雜技已經(jīng)全部電離，同時(shí)本征激發(fā)尚不明顯，故載流于濃度基本沒行變化9對(duì)散射起主要作用的是晶格散射,遷移率領(lǐng)溫反升高而降低,目致電陰率隨溫度升高而升高S秒3)溫度再進(jìn)一步增加，蟲網(wǎng)率隨溫度力高而降低,這時(shí)本征激發(fā)越來越多，雖然遷移率的溫度升高而降低,但是本征載流于增加很快,其影響大大超過了遷移率5低對(duì)電阻率的影響，守致電用率隨溫度升高而降低。當(dāng)然.溫暖超過器件的最商.

22、1作溫度時(shí)，器件己經(jīng)不能正常1件.了.4-4.證班%=0時(shí)CT有極俏而降=斗胸。0,故困極小俏即黑="-二%二。所以二4,4叫兒/1t有CT=弓=2,qJ""Will.4-5.解;8的體積v二嗚幽L"5Mc“3)233書簽11/24 B M(3.0x10Hx1000(6.025x1On)22.556故材料的電導(dǎo)率為：cr=liiiPn=(6.579x10,7)x(1.602x1019)x520=24,04(C1'em')答：此材料的電導(dǎo)率約為24.04a,em1,第五章、非平衡我流于習(xí)題5-1,何謂平衡我流于？非邛衡狀態(tài)與平衡狀態(tài)的差異何

23、在？5-2、漂移運(yùn)動(dòng)和抵散運(yùn)動(dòng)肓什么不同？最3.漂移運(yùn)動(dòng)與獷散運(yùn)動(dòng)之間仃什么帙系？簡(jiǎn)并半導(dǎo)體的遷移率、獷政系數(shù)之間有什么聯(lián)系？5.4.平均白由程與擴(kuò)散長度有何不同？平均白由時(shí)間與II平衡我流了的壽命乂%何不同？踮5-5、葉明北平衡我流了的壽命滿足如二夕4r,并說明式中各項(xiàng)的物理意義，5-6.導(dǎo)出|簡(jiǎn)并我流滿足的也因期坦關(guān)系。57、間按復(fù)行效應(yīng)與陷阱效應(yīng)有何異同？5-8.光均勻熙射在的n型Si樣品上,電子-空穴對(duì)的產(chǎn)生率為4XIU久m3sL樣品壽命為8g試評(píng)算光照前后樣品的電導(dǎo)率.5-9.證明非簡(jiǎn)并的非均勻半導(dǎo)體中的電電流出式為一叩”工5-10.假設(shè)Si中空穴濃度是線性分布，在4網(wǎng)內(nèi)的濃度差為2

24、X104m試計(jì)算空穴的擴(kuò)散也流密度.5-1K試證明在小信號(hào)條件卜，本征半導(dǎo)體的非平衡裁流子的壽命最長.解：S-1、解；半導(dǎo)體處北平衡態(tài)時(shí)，陽加的產(chǎn)生率使或流子濃度超過熱平衡載流了濃度.釉外產(chǎn)生的這部分載流了就是北平衡載流于，通常所指的11平衡載流不是指若平衡少于.熱平衡狀態(tài)下半導(dǎo)體的我流產(chǎn)濃度是一定的，產(chǎn)生與亞介處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，躍遷引起的產(chǎn)生、/合不會(huì)產(chǎn)生宏觀效應(yīng).在琴平衡狀態(tài)卜.領(lǐng)外的產(chǎn)生、復(fù)合效應(yīng)會(huì)在宏觀觀象中體現(xiàn)出來,5-2、解；漂移運(yùn)動(dòng)是載流于在外電場(chǎng)的作用下發(fā)生的定向運(yùn)動(dòng)，而擴(kuò)散上由于濃度分布不均勻?qū)е挛伊髯訌臐舛雀叩牡胤较驖舛鹊椎姆较虻亩ㄏ蜻\(yùn)動(dòng)，前者的推動(dòng)力是外電場(chǎng).后者的推動(dòng)力

25、則是我流了的分布引赳的.5-3、解：潦移運(yùn)動(dòng)與擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)之間通過遷移率與擴(kuò)散系數(shù)相聯(lián)系,而非簡(jiǎn)并半導(dǎo)體的遷移率與打散系數(shù)則通過愛因斯組關(guān)系相聯(lián)系.二者的比值與溫度成反比美系。即E-JL.DV54衿：邛%|'|山段是在連續(xù)兩次散射之間軟流子自由運(yùn)動(dòng)伊？巾均期程,而如股匕四則是力平衡我流于深入祥晶的平均兒肉它們的不同之處在F平均自由科由散射決定，而打散長度由獷散系數(shù)和材料的壽命來決定。平均自由時(shí)間是載流子連續(xù)兩次敬射平均所需的自由時(shí)間，非平衡我流了的4命是指非平衡我流了的平均生存時(shí)間，再若與散射仃關(guān)，散射感弱，平均自由時(shí)間越長：后者由更介幾率決定.它與豆合幾率成反比關(guān)系。5-5、證明：?jiǎn)挝粫r(shí)

26、間內(nèi)非平衡我流子的流少數(shù)=而在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)介的非平衡我流了數(shù)=分如唳在，=orj劃撤除光照則在單位時(shí)間內(nèi)戰(zhàn)少的小平衡我流了數(shù)=在單位時(shí)間內(nèi)從合的小平衡載端f數(shù).即由T,.在小注入條件卜，丁為常數(shù)，解方程（,得到請(qǐng)輸入檢索美廢詞書簽12 i噩50一"（。卜二（2）式中，”為二。時(shí)刻的非平衡栽流濃度,此式表達(dá)了非平衡蒙流于軸時(shí)間呈指數(shù)袁減的規(guī)律,得證.5-6.證明：假設(shè)這是n型半導(dǎo)體，雜質(zhì)沌度和內(nèi)建電場(chǎng)分布入圖所示穩(wěn)態(tài)時(shí)半導(dǎo)體內(nèi)部是電中性的,小Jn=GD即-。，嚴(yán)-叫.工二。t對(duì)于非簡(jiǎn)并半導(dǎo)體E.（a）=£0）+（-）V（x）-（2）.一卜E.八句所以n（x）=Nt-e口=MU

27、）.J'-（3）而3）n皿=工皿.心）t（4）dx即rdx由昨誓.管妍（一4明皿啜曙女"一=6斌=1年這就是非簡(jiǎn)并半導(dǎo)體湍足的愛因斯鞏關(guān)系.得證n5-7.答:間接復(fù)合效應(yīng)是指非平衡載流了通過位于禁帶中特別是位丁噤帶中央的雜質(zhì)或奴笳能級(jí)匕而逐漸消失的效應(yīng)，昆的仃在可能大大促進(jìn)載流了的曳介;話輸入檢索關(guān)鍵詞書簽陰陰效應(yīng)是指什邛衡我流r溶入位禁帶中的雜質(zhì)或缺陷般級(jí)匕中.使在巳上的電子或空穴的填充情況比熱邛衡時(shí)1較大的變化，從引起八IlHAp,這片效應(yīng)對(duì)腑態(tài)過程的影響很重要。此外,的有效的豆合中心在禁帶中央,而更仃效的陷川能級(jí)在費(fèi)米掂級(jí)附近，一般來說,所有的雜質(zhì)或跳陷能級(jí)都有某種程度

28、的陷阱效應(yīng).而且陷阱效應(yīng)是否成立還與一定的外界條件行關(guān).5-8,解：比照前=1.167(Q光照后Ap=GT=(4XIO21)C8XI04)=3.2X10埼cm，則。=5,+A。二優(yōu)+3八十,=IJ67+(3.2X10,A)(1.6x10M90=3.5I(H''cm'l)答：光黑前后樣品的電導(dǎo)率分別為1.167。和3.51。&L5-9.證明:對(duì)于獨(dú)簡(jiǎn)井的11均勻半導(dǎo)體J=(7nV+(/,)溫=n4LE+q【X：=n.心&dxkJ同時(shí)利用非簡(jiǎn)并半導(dǎo)體的愛因斯坦關(guān)系.所以書簽14 i 24而即+Pn22-jn（iptj2n）所以7J2m.本征半導(dǎo)體的非邛衡我流

29、r的壽命最長.得證e第六篇-金屬和半導(dǎo)體接觸習(xí)題61、什么是功用數(shù)？哪些因數(shù)影響半導(dǎo)體的功函數(shù)？什么是接觸勢(shì)差？62、什么是Sclutky勢(shì)壘？影響其處坐高度的因數(shù)有哪些？&3、什么是次相接觸？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，6-4、什么足鏡像力？什么是隧道效應(yīng)？它們對(duì)接觸勢(shì)華的影響怎樣的？&5、施主濃度為7.0X的口型Si與AI形成金屬與半導(dǎo)體接X，A1的功函數(shù)為4.20eV.Si的電了親和能為4.U5eV.試畫出理想情況下金屬-半導(dǎo)體接觸的附帶圖并標(biāo)明半導(dǎo)體表面勢(shì)的數(shù)值=6-6、分別分析n型和p型半導(dǎo)體形成阻杼層和反阻巖層的條件，6-7,試分別畫出n型和

30、p型半導(dǎo)體分別形成阻擋層和反陰擋層的能帶圖，6-8、什么是少數(shù)我流了注入效應(yīng)？69、某Shouky二極管，其中半導(dǎo)體中，主濃度為2.5Xlo'W.勢(shì)力高度為O.64eV,加上4V的正向電壓時(shí).試求勢(shì)皇的寬度為多少？6-10,試果據(jù)能帶圖定性分析金福巾型半導(dǎo)體形成良好歐姆接觸的麻囚。題解：O6-1,答：功函數(shù)是指真空電子能級(jí)員與半導(dǎo)體的費(fèi)米能級(jí)稱之差,影響功函數(shù)的因素是慘雜濃度、溫度和半導(dǎo)體的電子親和勢(shì)"接觸勢(shì)則是將兩種不同的忖科由T接觸而產(chǎn)生的接觸電勢(shì)差.諸一人檢索關(guān)鍵詞*書簽16 J 24M6-2.答:金屬與n型半導(dǎo)體接觸形成阻擋層.其勢(shì)壘厚度隨著外加電壓的變化而變化.這就

31、是Schoiiky勢(shì)上、影響具勢(shì)皇島度的因素是四種材料的功函數(shù).影響其勢(shì)冬厚度的因素則是材料（雜質(zhì)濃度等）和外加電壓。6-3、答：狄姆接觸是指其電流仙樂特性滿足歐姐定律的金屈與卡導(dǎo)體接加形成歐姆接觸的常用方法有兩種.其一是金屬與甲接雜n型半導(dǎo)體形成能產(chǎn)生隧道效應(yīng)的薄勢(shì)壘層，其二是金屬與p型半廳體接觸構(gòu)成反阻擋層,其能帶圖分別如卜;64答，金屬與半導(dǎo)體接觸時(shí)半導(dǎo)體中的電苻在金屬衰面感應(yīng)出帶電符號(hào)相反的電荷,同時(shí)半導(dǎo)體中的電荷要受到金川中的感應(yīng)電荷的庫侖吸引力,這個(gè)吸引力就稱為窗像力。能用低于勢(shì)房頂?shù)碾娮佑幸欢▋罕敬┻^勢(shì)上.這種效應(yīng)就是陡道效應(yīng).隧道穿透的幾率與電子的能量和勢(shì)壘厚度有關(guān)。在加上反向

32、電氏時(shí),上述兩種效應(yīng)將使得金展一邊的勢(shì)今降低,而R反向電壓越大勢(shì)壘降得超低，從而甘致反向電流不飽和.6-5,解，金屬與半導(dǎo)體接觸前、后通帶圖如圖所示:=0.026 in2"x/0W,7x/小U.155&W)q3+凡)-%q=(4.05+0.1558)-4.3=W，”2(W答：半導(dǎo)體的我面勢(shì)為-0.0942V6-6.解：(1)金屬與n半導(dǎo)體接觸形成阻擋后的條件是WqW”其接觸后的能帶圖如圖所示：請(qǐng)輸入檢索關(guān)鍵詞電子和有接fit后：界面:書簽17，24，圜噩金枇寫I1TO本接觸而或反阻擋度的條件延w“WE觸后的哈衽圖如圖所示：接地后:界面電子反用擋房»住內(nèi)（2）金屬與p

33、半導(dǎo)體接觸形成阻擋層的條件是WnJJV“其接觸后的能帶觸如圖/17 / 24*書簽,金周與P半導(dǎo)體接體形成反阻擋層的條件是Wm>W刖其接觸后的能帶圖如圖所示，68.答：當(dāng)金屬與n型半導(dǎo)體形成整流接觸時(shí),加上正向電壓.空穴從金屬流向半等體的現(xiàn)象就是少數(shù)栽流子注入效它本質(zhì)I及半導(dǎo)體價(jià)帶頂附近的電產(chǎn)流向金帽中金明費(fèi)米能級(jí)以卜的空能級(jí)，從而在價(jià)帶頂附近產(chǎn)生空穴，小注入時(shí)，注入比（少數(shù)我流了電流與電電流走之比）很??；在大由流條件"注入比隨心流密度增加而增大?；?%解:2£式")vqN伊1”(8854史2卜一!南V(1.6x10步)(2.5世)4.2x103(m)話輸入

34、檢索關(guān)觸詞*書簽18 /24 0噩答：勢(shì)皇的寬度約為4.2XIU%.640、解：當(dāng)金屬和半導(dǎo)體接觸接觸時(shí).如果對(duì)半導(dǎo)體的摻雜很高,將會(huì)使得勢(shì)金區(qū)的電以妙，氾3勢(shì)豹乂:匯以為透,當(dāng)ii電漁hF:地位川.乂接觸電阻很小，金顯坤導(dǎo)體接觸近似為歐姆按為。加上正,反向電壓時(shí)向能帶圖如F圖所示：諳輸入檢索美速詞2 .兩種金屬A和B通過金屬C相接觸，若溫度相等，證明其兩端a,b的電勢(shì)差同A,B直接接觸的電勢(shì)差一樣如果A是Au,B是Ag,C是Cu或Al，則Vab為多少？解:Vac =-Wa- WcVcb =Wb- WcVab = Vac+Vcb Wc-Wa Wb-Wc Wb- Wa1qqq可得證口Wau=4.

35、8eV,Wag=4,4eV以“LWb-Wa44-4.8一故：Vab=-0,4Vqq4 .受主濃度NA=1017CM-3的P型楮，室溫下的功函數(shù)是多少？若不考慮表面態(tài)的影響，它分別同Al,Au,Pt接觸時(shí),形成阻擋層還是反阻擋層？楮的電子親和能取4.13eV。解：設(shè)室溫下雜質(zhì)全部也離N6x10審則：化j=N、E,=E+KThi=旦.+0026hi-二旦,40.105eVA1°該型銘的功函數(shù)為：Ws=z,+E-&J=4.13+0.67-0.105=4,695eV已知：W'=4/8eV.顯然；形成型阻擋層WAm=520cV,Wh=5.43cV顯然一擰的功函數(shù)均大于Ws,故該

36、p-Si和Au,Pt接觸形成p型反阻擋層，八£(eVlEotn用波長為 185nm的5 .某功函數(shù)為2.5eV的金屬表面受到光照射。這個(gè)面吸收紅光或紫光時(shí)，能發(fā)出光電子嗎?紫外線照射時(shí)，從表面放出的光電子的能量是多少eV?解二.以/(lOiiin:JJ_勺紫光為飽h=760nm»石一E一*編5斌tO"H#：Z,=3KOnmT=-=7.K9xKJuHz：因此：/i/i=6.63x10Hx3.95x10=L64cV<2.5eV327eV>2.SeV故，紅光不能產(chǎn)生光電光,紫光可以產(chǎn)中光電子。為二】85nm,/j=i.62xIOISHz；-也。F*包：V光電

37、尸能量為，6.72.5=4.2eV5V反向電壓6 .電阻率為10cmQ?的n型楮和金屬接觸形成的肖特基勢(shì)壘二極管。若已知?jiǎng)輭靖叨葹?.3eV,求加上時(shí)候的空間電荷層厚度。|解上電阻率為查表得：/Vn=1.5xlOHcm所以工E-EF-Krinw-00261n_029cvr，(乂1Q5xKT2s卡(匕>卜)/2xlfix8.85x0l?x(0.fll+5)-二J而一.*.寺769皿力門V1.6x10uxl15101+xl0*1半導(dǎo)體物理學(xué)基本概念有效質(zhì)量載流子在晶體中的表觀質(zhì)量，它體現(xiàn)了周期場(chǎng)對(duì)電子運(yùn)動(dòng)的影響。其物理意義：1）有效質(zhì)量的大小仍然是慣性大小的量度；2）有效質(zhì)量反映了電子在晶格

38、與外場(chǎng)之間能量和動(dòng)量的傳遞，因此可正可負(fù)?？昭ㄊ且环N準(zhǔn)粒子，代表半導(dǎo)體近滿帶（價(jià)帶）中的少量空態(tài)，相當(dāng)于具有正的電子電荷和正的有效質(zhì)量的粒子，描述了近滿帶中大量電子的運(yùn)動(dòng)行為?；匦舱癜雽?dǎo)體中的電子在恒定磁場(chǎng)中受洛侖茲力作用將作回旋運(yùn)動(dòng)，此時(shí)在半導(dǎo)體上再加垂直于磁場(chǎng)的交變磁場(chǎng)，當(dāng)交變磁場(chǎng)的頻率等于電子的回旋頻率時(shí)，發(fā)生強(qiáng)烈的共振吸收現(xiàn)象，稱為回旋共振。施主在半導(dǎo)體中起施予電子作用的雜質(zhì)。受主在半導(dǎo)體中起接受電子作用的雜質(zhì)。雜質(zhì)電離能使中性施主雜質(zhì)束縛的電子電離或使中性受主雜質(zhì)束縛的空穴電離所需要的能量。n-型半導(dǎo)體一-以電子為主要載流子的半導(dǎo)體。p-型半導(dǎo)體一-以空穴為主要載流子的半導(dǎo)體。淺能

39、級(jí)雜質(zhì)雜質(zhì)能級(jí)位于半導(dǎo)體禁帶中靠近導(dǎo)帶底或價(jià)帶頂，即雜質(zhì)電離能很低的雜質(zhì)。淺能級(jí)雜質(zhì)對(duì)半導(dǎo)體的導(dǎo)電性質(zhì)有較大的影響。深能級(jí)雜質(zhì)雜質(zhì)能級(jí)位于半導(dǎo)體禁帶中遠(yuǎn)離導(dǎo)帶底（施主）或價(jià)帶頂（受主），即雜質(zhì)電離能很大的雜質(zhì)。深能級(jí)雜質(zhì)對(duì)半導(dǎo)體導(dǎo)電性質(zhì)影響較小，但對(duì)半導(dǎo)體中非平衡載流子的復(fù)合過程有重要作用。位于半導(dǎo)體禁帶中央能級(jí)附近的深能級(jí)雜質(zhì)是有效的復(fù)合中心。雜質(zhì)補(bǔ)償在半導(dǎo)體中同時(shí)存在施主和受主雜質(zhì)時(shí)，存在雜質(zhì)補(bǔ)償現(xiàn)象，即施主雜質(zhì)束縛的電子優(yōu)先填充受主能級(jí)，實(shí)際的有效雜質(zhì)濃度為補(bǔ)償后的雜質(zhì)濃度，即兩者之差。直接帶隙半導(dǎo)體的導(dǎo)帶底和價(jià)帶頂位于k空間同一位置時(shí)稱為直接帶隙。直接帶隙材料中載流子躍遷幾率較大。間接

40、帶隙半導(dǎo)體的導(dǎo)帶底和價(jià)帶頂位于k空間不同位置時(shí)稱為間接帶隙。間接帶隙材料中載流子躍遷時(shí)需有聲子參與，躍遷幾率較小。平衡狀態(tài)與非平衡狀態(tài)半導(dǎo)體處于熱平衡態(tài)時(shí)，載流子遵從平衡態(tài)分布，電子和空穴具有統(tǒng)一的費(fèi)米能級(jí)。半導(dǎo)體處于外場(chǎng)中時(shí)為非平衡態(tài)，載流子分布函數(shù)偏離平衡態(tài)分布，電子和空穴不具有統(tǒng)一的費(fèi)米能級(jí)，載流子濃度也比平衡時(shí)多出一部分，但可認(rèn)為它們各自達(dá)到平衡，可引入準(zhǔn)費(fèi)米能級(jí)表示。電中性條件半導(dǎo)體在任何情況下都維持體內(nèi)電中性，即單位體積內(nèi)正電荷數(shù)與負(fù)電荷數(shù)相等。非簡(jiǎn)并半導(dǎo)體半導(dǎo)體中載流子分布可由經(jīng)典的玻爾茲曼分布代替費(fèi)米分布描述時(shí)，稱之為非簡(jiǎn)并半導(dǎo)體。簡(jiǎn)并半導(dǎo)體半導(dǎo)體重?fù)诫s時(shí)，其費(fèi)米能級(jí)有可能進(jìn)入到導(dǎo)帶或價(jià)帶中，此時(shí)載流子分布必須用費(fèi)米分布描述，稱之為簡(jiǎn)并半導(dǎo)體。簡(jiǎn)并半導(dǎo)體有如下性質(zhì)：1）雜質(zhì)不能充分電離；2）雜質(zhì)能級(jí)擴(kuò)展為雜質(zhì)能帶。如果雜質(zhì)能帶與導(dǎo)帶或價(jià)帶相連，則禁帶寬度將減小。本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體即純凈半導(dǎo)體，其載流子濃度隨溫度增加呈指數(shù)規(guī)律增加。雜質(zhì)半導(dǎo)體在半導(dǎo)體中人為地，有控制地?fù)饺肷倭康臏\能級(jí)雜質(zhì)的半導(dǎo)體，可在較大溫度范圍內(nèi)保持半導(dǎo)體內(nèi)載流子濃度不隨溫度改變。即摻雜的主要作用是在較大溫度范圍維持半導(dǎo)體中載流濃度不變。多數(shù)載流子與少數(shù)載流子-多數(shù)載流子是在半導(dǎo)體輸運(yùn)過程中起主要作