半導體物理第五章課件

1、思考題1、區(qū)別半導體平衡狀態(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)均能改變半導體的電導率，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，載流子有沒有復合這種運動形式？為什么著重討論非平衡載流子的復合運動？4、為什么不能用費米能級作為非平衡載流子的標準而要引入準費米能級？費米能級和準費米能級有何區(qū)別？5、在穩(wěn)定不變的光照下，半導體中電子和空穴濃度也是保持恒定不變的，但為什么說半導體處于非平衡狀態(tài)？6、一塊n型半導體在強光本征激發(fā)下，導帶電子和價帶空穴均達到簡并化，畫出其費米能級的位置，并寫出電子和空穴濃度表達式？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/)中各項的物理意義。8、區(qū)別平均自由時間，馳豫時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合幾率？10、說明直接復合，間接復合的物理意義。為什么深能級才能起最有效的復合中心作用？說明硅中摻金后壽命為什么會明顯降低？11、分別寫出直接復合和間接復合的凈復合率u的表達式，并解釋各項的物理意義。12、根據(jù)費米能級位置填下面空白（大于、小于或等于）：13、什么叫俄歇復合過程？畫圖說明俄歇復合可能發(fā)生的集中過程。根據(jù)細致平衡原理推導俄歇

3、復合過程的凈復合率表達式。14、根據(jù)通過復合中心的普遍公式：證明位于禁帶中央附近的深能級是最有效的復合中心（設rn=rp）。討論小注入時少子壽命與半導體的摻雜類型和摻雜濃度的關(guān)系。15、根據(jù)穩(wěn)定時，雜質(zhì)能級上的電子數(shù)為：證明：雜質(zhì)能級與費米能級重合時，最有利于陷阱作用。16、區(qū)別如下概念：（1）復合效應和陷阱效應；（2）復合中心和陷阱中心；（3）俘獲和復合；（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)生和運動規(guī)律的特點。18、在t0時刻，注入的非平衡載流子的小信號撤銷，求經(jīng)過壽命這段時間里，被復合掉的非平衡少數(shù)載流子的濃度：甲計算：乙計算：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驗原理？20、何謂表面復合？說明表面復合速度的物理意義？21、證明：電子和空穴的準費米能級EFn、EFp與熱平衡態(tài)費米能級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)學表達式？ （2）對于空穴，該方程左邊為dp/dt，右邊則有好幾項，說明其中每一項各代表什么？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，討論擴散系數(shù)與那些物理量有關(guān)？24、如何了解D/L代表擴散速度。25、區(qū)別說明擴散長度、牽引長度和平均自由程這三個物理量。26、分別寫出直接復合和間接復合的凈復合率u的表達式，并解釋各項的物理意義。27、光輻射均勻地照射在半導

5、體樣品上，并達到穩(wěn)態(tài)。當t0時光輻射撤去。（1）寫出t0時少子濃度與時間的函數(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長條半導體樣品的一端：（1）寫出穩(wěn)態(tài)時，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）當小注入時，少數(shù)載流子電流的主要成因是漂移、擴散，或是二者兼而有之？（4）當小注入時，少數(shù)載流子電流的主要成因是漂移、擴散，或是二者兼而有之？29、說明光電導測少子壽命的原理與實驗方法。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)過仔細拋光，可以忽略表面

6、復合的影響。試分析可否用光電導法測少數(shù)載流子的壽命。？30、下圖中，那一個能正確說明p型半導體光照前后能帶圖中費米能級的變化，為什么？31、為什么在非均勻摻雜的半導體中必然存在電場？若某n型半導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、某非均勻摻雜半導體，其導帶電子濃度在x方向上線形變化，即n(x)=ni(1+Gx)（1）設費米能級隨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的半導體，其某非均勻摻雜半導體，其導帶電子濃度在x方向上線形變化，即n(x)=ni(1+Gx)（1）設費米能級隨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