半導(dǎo)體物理第五章課件

1、思考題1、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？2、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。3、在平衡情況下，載流子有沒有復(fù)合這種運(yùn)動形式？為什么著重討論非平衡載流子的復(fù)合運(yùn)動？4、為什么不能用費(fèi)米能級作為非平衡載流子的標(biāo)準(zhǔn)而要引入準(zhǔn)費(fèi)米能級？費(fèi)米能級和準(zhǔn)費(fèi)米能級有何區(qū)別？5、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)？6、一塊n型半導(dǎo)體在強(qiáng)光本征激發(fā)下，導(dǎo)帶電子和價(jià)帶空穴均達(dá)到簡并化，畫出其費(fèi)米能級的位置，并寫出電子和空穴濃度表達(dá)式？7、說明

2、非平衡載流子壽命的物理意義，非平衡載流子壽命長或短標(biāo)志著什么？為什么說壽命是結(jié)構(gòu)靈敏參數(shù)？說明p(t)=p0exp(-t/)中各項(xiàng)的物理意義。8、區(qū)別平均自由時(shí)間，馳豫時(shí)間和非平衡少子壽命三個物理量？9、根據(jù)壽命的基本概念證明：1/p；式中p為非平衡載流子的復(fù)合幾率？10、說明直接復(fù)合，間接復(fù)合的物理意義。為什么深能級才能起最有效的復(fù)合中心作用？說明硅中摻金后壽命為什么會明顯降低？11、分別寫出直接復(fù)合和間接復(fù)合的凈復(fù)合率u的表達(dá)式，并解釋各項(xiàng)的物理意義。12、根據(jù)費(fèi)米能級位置填下面空白（大于、小于或等于）：13、什么叫俄歇復(fù)合過程？畫圖說明俄歇復(fù)合可能發(fā)生的集中過程。根據(jù)細(xì)致平衡原理推導(dǎo)俄歇

3、復(fù)合過程的凈復(fù)合率表達(dá)式。14、根據(jù)通過復(fù)合中心的普遍公式：證明位于禁帶中央附近的深能級是最有效的復(fù)合中心（設(shè)rn=rp）。討論小注入時(shí)少子壽命與半導(dǎo)體的摻雜類型和摻雜濃度的關(guān)系。15、根據(jù)穩(wěn)定時(shí)，雜質(zhì)能級上的電子數(shù)為：證明：雜質(zhì)能級與費(fèi)米能級重合時(shí)，最有利于陷阱作用。16、區(qū)別如下概念：（1）復(fù)合效應(yīng)和陷阱效應(yīng)；（2）復(fù)合中心和陷阱中心；（3）俘獲和復(fù)合；（4）俘獲截面和俘獲幾率。17、定性簡述熱平衡載流子和非平衡載流子的產(chǎn)生和運(yùn)動規(guī)律的特點(diǎn)。18、在t0時(shí)刻，注入的非平衡載流子的小信號撤銷，求經(jīng)過壽命這段時(shí)間里，被復(fù)合掉的非平衡少數(shù)載流子的濃度：甲計(jì)算：乙計(jì)算：試指出正誤，并說明之。19、

4、介紹幾種測量非平衡載流子壽命的方法和實(shí)驗(yàn)原理？20、何謂表面復(fù)合？說明表面復(fù)合速度的物理意義？21、證明：電子和空穴的準(zhǔn)費(fèi)米能級EFn、EFp與熱平衡態(tài)費(fèi)米能級EF的偏離分別為：22、（1）連續(xù)性方程是什么物理定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式？ （2）對于空穴，該方程左邊為dp/dt，右邊則有好幾項(xiàng)，說明其中每一項(xiàng)各代表什么？23、D、L四個參量之間的關(guān)系如何？檢查他們各自的量綱和單位，討論擴(kuò)散系數(shù)與那些物理量有關(guān)？24、如何了解D/L代表擴(kuò)散速度。25、區(qū)別說明擴(kuò)散長度、牽引長度和平均自由程這三個物理量。26、分別寫出直接復(fù)合和間接復(fù)合的凈復(fù)合率u的表達(dá)式，并解釋各項(xiàng)的物理意義。27、光輻射均勻地照射在半導(dǎo)

5、體樣品上，并達(dá)到穩(wěn)態(tài)。當(dāng)t0時(shí)光輻射撤去。（1）寫出t0時(shí)少子濃度與時(shí)間的函數(shù)關(guān)系。（2）給出描述該函數(shù)關(guān)系的方程中全部符號的定義。28、光輻射照到一個開路的細(xì)長條半導(dǎo)體樣品的一端：（1）寫出穩(wěn)態(tài)時(shí)，少數(shù)載流子濃度與距離的函數(shù)關(guān)系；（2）寫出描述該函數(shù)關(guān)系的方程中的全部符號的定義；（3）當(dāng)小注入時(shí)，少數(shù)載流子電流的主要成因是漂移、擴(kuò)散，或是二者兼而有之？（4）當(dāng)小注入時(shí)，少數(shù)載流子電流的主要成因是漂移、擴(kuò)散，或是二者兼而有之？29、說明光電導(dǎo)測少子壽命的原理與實(shí)驗(yàn)方法。一塊電阻率很高的GaAs單晶，其電子濃度n0=4106cm-3，空穴濃度p0=3107cm-3；樣品經(jīng)過仔細(xì)拋光，可以忽略表面

6、復(fù)合的影響。試分析可否用光電導(dǎo)法測少數(shù)載流子的壽命。？30、下圖中，那一個能正確說明p型半導(dǎo)體光照前后能帶圖中費(fèi)米能級的變化，為什么？31、為什么在非均勻摻雜的半導(dǎo)體中必然存在電場？若某n型半導(dǎo)體由于非均勻摻雜使體內(nèi)存在自建電場E(x)=-dV(x)/dx。已知電子濃度分布為試用平衡條件證明愛因斯坦關(guān)系式。32、某非均勻摻雜半導(dǎo)體，其導(dǎo)帶電子濃度在x方向上線形變化，即n(x)=ni(1+Gx)（1）設(shè)費(fèi)米能級隨x變化而變化，求電場E(x)；（2）如何保持樣品處于熱平衡狀態(tài)？（3）設(shè)NAax，a為常數(shù)，ND=Nexp(-ax)，求其兩種條件下的體內(nèi)電場E(x)，并畫出兩種條件下的能帶圖。33、求證：禁帶寬度為Eg的半導(dǎo)體，其某非均勻摻雜半導(dǎo)體，其導(dǎo)帶電子濃度在x方向上線形變化，即n(x)=ni(1+Gx)（1）設(shè)費(fèi)米能級隨x變化而變化，求電場E(x)；（2）如何保持樣品處于熱平衡狀態(tài)？（3）設(shè)NAax，a為常數(shù)，ND=Nexp(-ax)，求其兩種條件下的體內(nèi)電場E(x)，并