半導(dǎo)體問題模板

思慮題與練習(xí)題第一章半導(dǎo)體中的電子狀態(tài)1、比較說明孤立原子中的電子、自由電子、晶體中的電子的運(yùn)動狀態(tài)？2、定性比較說明導(dǎo)體、絕緣體、半導(dǎo)體導(dǎo)電能力差異物理體系。3、說明描述晶體中的電子的有效質(zhì)量的物理含義，與自由電子的慣性質(zhì)量有何差異，其引入有何好處？4、空穴的物理含義？5、簡述半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)構(gòu)，與金屬比較。6、講解等能面，簡述回旋共振測量有效質(zhì)量的原理7、簡述Si、Ge的能帶結(jié)構(gòu)特點(diǎn)8、簡述GaAs的能帶結(jié)構(gòu)特點(diǎn)9、比較CdTe、HgTe的能帶結(jié)構(gòu)10、Ⅲ－Ⅴ族或Ⅱ－Ⅵ族或Ⅳ族半導(dǎo)體中，那些能夠形成混淆晶體，其能帶結(jié)構(gòu)隨組分的變化而怎樣變化？這些混淆晶體有何應(yīng)用？11、晶格常數(shù)為0.25nm的一維晶格，當(dāng)外加102V/m、107V/m的電場時，分別計算出電子從能帶底運(yùn)動到能帶頂?shù)臅r間12、設(shè)晶格常數(shù)為a的一維晶格，導(dǎo)帶極小值Ec（k）和價帶極大值周邊能量分別為：第三章半導(dǎo)體中載流子的統(tǒng)計分布思慮題1、半導(dǎo)體處于怎樣的狀態(tài)才能叫處于熱平衡狀態(tài)？其物理意義怎樣？一單晶硅棒，在分別受太陽光照和處于暗態(tài)時，何時是處于熱平衡狀態(tài)？一單晶硅棒，在兩端溫度分別為40攝氏度和80攝氏度時，該資料能夠處于熱平衡態(tài)嗎？2、什么叫統(tǒng)計分布函數(shù)？費(fèi)米分布和玻爾茲曼分布的函數(shù)形式有何差異？在怎樣的條件下前者能夠過渡為后者？為什么半導(dǎo)體中載流子分布能夠用波爾茲曼分布描述？3、說明費(fèi)米能級EF的物理意義。依照EF地址怎樣計算半導(dǎo)體中電子和空穴濃度？怎樣理解費(fèi)米能級EF是混淆種類和混淆程度的標(biāo)志？4、在半導(dǎo)體計算中，經(jīng)常應(yīng)用E-EF>>k0T這個條件把電子從費(fèi)米統(tǒng)計過渡到玻爾茲曼統(tǒng)計，試說明這種過渡的物理意義？5、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？6、若n－Si中摻入受主雜質(zhì)，EF高升還是降低？若溫度高升到本征激倡導(dǎo)作用時，EF在什么地址？為什么？7、怎樣理解分布函數(shù)與狀態(tài)密度的乘積再對能量積分即可求得電子濃度？8、為什么硅半導(dǎo)體器件比鍺半導(dǎo)體器件的工作溫度高？9、說明載流子濃度乘積：n0p0=ni2的物理意義。為什么雜質(zhì)含量愈高，多子濃度愈大，而少子濃度愈??？當(dāng)半導(dǎo)體中摻入的雜質(zhì)種類和雜質(zhì)含量改變時，乘積

n0p0

可否改變？當(dāng)溫度改變時，情況又怎樣？受光照或電場作用的半導(dǎo)體，情況又怎樣？10、對只含施主雜質(zhì)的n型半導(dǎo)體，在室溫時可否認(rèn)為載流子濃度為n0=ND+ni，p0=ni？為什么？11、有n型半導(dǎo)體，若是（1）不摻入受主；（2）摻入少量受主（NA<<ND），那么當(dāng)溫度趨于0K時，兩種情況下的費(fèi)米能級的極限地址可否重合？12、當(dāng)溫度一準(zhǔn)時，雜質(zhì)半導(dǎo)體的費(fèi)米能級主要由什么因素決定？試把強(qiáng)體與強(qiáng)P、弱P型半導(dǎo)體的費(fèi)米能級與本征半導(dǎo)體的費(fèi)米能級比較。

N、弱

N型半導(dǎo)13、不一樣混淆濃度（同一雜質(zhì)）的n型半導(dǎo)體，其電子濃度和溫度的關(guān)系曲線以下列圖，在左方曲線互相重合，在右方高出某一溫度T后兩條曲線平行？試說明原因。這兩部分曲線的斜率表示什么？14有一n型半導(dǎo)體，摻入三種不一樣濃度的施主雜質(zhì)后，獲取的EF-T關(guān)系曲線如圖試問曲線1、2、3中那條對應(yīng)較高的施主濃度，那條對應(yīng)較低的施主濃度？

3-2所示。15、某含有一些施主的p型半導(dǎo)體在極低溫度下（即T→0時）電子在各種能級上的分布情況怎樣？定性說明隨溫度高升分布將怎樣改變？16、什么叫載流子的簡并化？試說明其產(chǎn)生的原因。有一重混淆半導(dǎo)體，當(dāng)溫度高升到某一值時，導(dǎo)帶中電子開始進(jìn)入簡并。當(dāng)溫度連續(xù)高升時簡并可否清除？17、有四塊含有不一樣施主濃度的Ge樣品。在室溫下分別為：1）高電導(dǎo)n-Ge；（2）低電導(dǎo)n-G；（3）高電導(dǎo)p-Ge；（4）低電導(dǎo)p-Ge；高低比較四塊樣品EF的。分別說明它們達(dá)到全部雜質(zhì)電離與本征導(dǎo)電溫度的高低？18、室溫下某n型Si單晶摻入的施主濃度ND大于另一塊n型Ge摻入的施主濃度ND1。問那一塊資料的平衡少子濃度較大？為什么？19、半導(dǎo)體中摻入大量的施主雜質(zhì)，可能會出現(xiàn)什么效應(yīng)？20、比較并差異以下看法：（1）k空間狀態(tài)密度、能量狀態(tài)密度與有效狀態(tài)密度（2）簡并半導(dǎo)體和非簡并半導(dǎo)體21、就本征激發(fā)而言，導(dǎo)帶中平衡的電子濃度必然正比于exp(-Eg/2k0T)嗎？為什么？22、定性談?wù)撘韵禄煜鑶尉зM(fèi)米能級地址相對于純單晶硅資料的改變，及隨溫度變化時如何改變：（1）含有1016cm-3的硼；（2）含有1016-3的硼和9×1015-3的金；cmcm（3）含有1015cm-3的硼和9×1015cm-3的金；23、說明兩種測定施主和受主雜質(zhì)濃度的實(shí)驗(yàn)方法的原理？24、已知溫度為500K時，硅ni=4×1014cm-3，如電子濃度為2×1016cm-3，空穴濃度為2×1014cm-3性，該半導(dǎo)體可否處于熱平衡狀態(tài)？25、定性說明以下列圖對應(yīng)的半導(dǎo)體極性和混淆情況26、T→0K，n型半導(dǎo)體導(dǎo)帶中電子濃度為“n無”，若在該半導(dǎo)體中摻入少量受主雜質(zhì)，其濃度為NA時導(dǎo)帶中電子濃度為“n有”，證明：n有/n無=(n有/NA)1/227、以下列圖為某雜質(zhì)半導(dǎo)體導(dǎo)帶電子濃度隨溫度的變化曲線，定性講解該曲線反響的物理體系？第四章1、依照散射的物理模型，說明為什么電離雜質(zhì)使Ge、Si等元素半導(dǎo)體的遷移率隨溫度依照關(guān)系μ∝T3/2變化，而晶格振動散射使遷移率依照關(guān)系μ∝T-3/2變化？2、什么是聲子，它在半導(dǎo)體資料的電導(dǎo)中起什么作用？3、半導(dǎo)體的電阻溫度系數(shù)是正的或是負(fù)的，為什么？4、有一塊本征半導(dǎo)體樣品，請定性說明增加其電導(dǎo)率的兩個過程。一是參雜，增加載流子濃度二是加熱，本征激發(fā)，增加電子和空穴濃度。5、強(qiáng)電場作用下，遷移率的數(shù)值與場強(qiáng)E有關(guān)，這時歐姆定律可否依舊正確？為什么？6、光學(xué)波散射和聲學(xué)波散射的物理體系有何差異？各在什么樣的晶體中起主要作用？7、本征Ge和Si資料中，載流子遷移率隨溫度增加怎樣變化？8、電導(dǎo)有效質(zhì)量、狀態(tài)密度有效質(zhì)量有何差異？它們與電子的縱有效質(zhì)量、橫有效質(zhì)量是什么關(guān)系？9、如右圖所示，說明μ-T曲線的變化規(guī)律。并講解：1）在什么溫度范圍內(nèi)電離雜質(zhì)散射起主要作用？2）為什么兩根曲線在極低溫下分開，在高溫下趨于一致？10、工廠中在非恒溫環(huán)境下測量超純硅的室溫電阻率時，發(fā)現(xiàn)總是夏天低，冬天高，請講解其原因，說明與右圖電阻率－溫度關(guān)系曲線可否矛盾？為什么？11、講解右圖的曲線簇為什么在低溫時發(fā)散，高溫時集中？12、講解右圖的曲線Ⅰ、Ⅱ那條對應(yīng)的混淆濃度高？13、有兩塊不一樣純度的n-Si單晶體A、B，測得其電導(dǎo)遷移率與溫度的關(guān)系如右圖所示。講解曲線變化趨勢的內(nèi)在物理體系，說明由曲線上遷移率極大值對應(yīng)的溫度怎樣判斷樣品的純度？14、簡述以下列圖中雜質(zhì)半導(dǎo)體資料電阻率－溫度曲線變化趨勢的內(nèi)在物理體系（分Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四個地域談?wù)摚?5、對于僅含一種雜質(zhì)的鍺樣品，若是要確定其載流子符號、濃度、遷移率和有效質(zhì)量，應(yīng)進(jìn)行那些測量？16、講解多能谷散射怎樣影響資料的導(dǎo)電性？17、有四塊Si半導(dǎo)體樣品，除混淆濃度不一樣外，其余條件均同樣。依照以下所給數(shù)據(jù)判斷那塊樣品電阻率最大？那塊樣品的電阻率最?。?）NA=1.2×1013cm-3，ND=8×1014cm-32）NA=8×1014cm-3，ND=1.2×1015cm-3，3）NA=4×1014cm-3，（4）ND=4×1014cm-318、定性講解以下列圖中（a）、（b），并依照（a）、（b）繪出曲線（c）。設(shè)資料為n型混淆。19、為什么要引入熱載流子看法？熱載流子和一般載流子有什么差異？20、以GaAs為例說明什么是負(fù)微分電導(dǎo)現(xiàn)象？21、寫出波爾茲曼方程，并講解方程中每一項(xiàng)的物理意義。說明在說明條件下能夠使用馳豫時間近似。22、為什么蕩疇區(qū)電場降低到小于Ea時，疇區(qū)電荷不在增加，而處于牢固狀態(tài)？依照右圖說明耿氏振蕩的物理體系。23、設(shè)T＝300k，Ge中電子擁有熱能為k0T，相應(yīng)的熱運(yùn)動速度用Eth＝（1/2）m0Vth2計算。若電子位于場強(qiáng)為10V/cm的電場中，說明此時電子的漂移速度小于熱運(yùn)動速度。若電子置于104V/cm的電場中，用同樣的遷移率數(shù)值，計算載流子漂移速度的變化，與熱運(yùn)動速度比較，談?wù)搹?qiáng)電場對真實(shí)遷移率的影響。第五章1、差異半導(dǎo)體平衡狀態(tài)和非平衡狀態(tài)有何不一樣？什么叫非平衡載流子？什么叫非平衡載流子的牢固分布？2、混淆、改變溫度和光照激發(fā)均能改變半導(dǎo)體的電導(dǎo)率，它們之間有何差異？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？為什么重視談?wù)摲瞧胶廨d流子的復(fù)合運(yùn)動？4、為什么不能夠用費(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)米能級有何差異？5、在牢固不變的光照下，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)帶電子和價帶空穴均達(dá)到簡并化，畫出其費(fèi)米能級的地址，并寫出電子和空穴濃度表達(dá)式？7、說明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)志住什么？為什么說壽命是結(jié)構(gòu)矯捷參數(shù)？說明△p(t)=△p0exp(-t/τ)中各項(xiàng)的物理意義。8、差異平均自由時間，馳豫時間和非平衡少子壽命三個物理量？9、依照壽命的基本看法證明：τ＝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，并講解各項(xiàng)的物理意義。12、依照費(fèi)米能級地址填下面空白（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。依照認(rèn)真平衡原理推導(dǎo)俄歇復(fù)合過程的凈復(fù)合率表達(dá)式。14、依照經(jīng)過復(fù)合中心的寬泛公式：證明位于禁帶中央周邊的深能級是最有效的復(fù)合中心（設(shè)rn=rp）。談?wù)撔∽⑷霑r少子壽命與半導(dǎo)體的混淆種類和混淆濃度的關(guān)系。15、依照穩(wěn)準(zhǔn)時，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，最有利于騙局作用。16、差異以下看法：（1）復(fù)合效應(yīng)和騙局效應(yīng)；2）復(fù)合中心和騙局中心；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t＝0時刻，注入的非平衡載流子的小信號撤掉，求經(jīng)過壽命τ這段時間里，被復(fù)合掉的非平衡少量載流子的濃度：甲計算：乙計算：試指出正誤，并說明之。19、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、μ、τ、L四個參量之間的關(guān)系怎樣？檢查他們各自的量綱和單位，談?wù)摂U(kuò)散系數(shù)與那些物理量有關(guān)？24、怎樣認(rèn)識D/L代表擴(kuò)散速度。25、差異說明擴(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，并講解各項(xiàng)的物理意義。27、光輻射平均地照射在半導(dǎo)體樣品上，并達(dá)到穩(wěn)態(tài)。當(dāng)t＝0歲月輻射撤去。（1）寫出t≥0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修長條半導(dǎo)體樣品的一端：1）寫出穩(wěn)態(tài)時，少量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，少量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，少量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=4×106cm-3，空穴濃度p0=3×107cm-3；樣品經(jīng)過認(rèn)真拋光，能夠忽略表面復(fù)合的影響。試解析可否用光電導(dǎo)法測少量載流子的壽命。？30、以下列圖中，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、為什么在非平均混淆的半導(dǎo)體中必然存在電場？若某存在自建電場E(x)=-dV(x)/dx。已知電子濃度分布為

n型半導(dǎo)體由于非平均混淆使體內(nèi)試用平衡條件證明愛因斯坦關(guān)系式。32、某非平均混淆半導(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）怎樣保持樣品處于熱平衡狀態(tài)？（3）設(shè)NA＝ax，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，其某非平均混淆半導(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）怎樣保持樣品處于熱平衡狀態(tài)？（3）設(shè)NA＝ax，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。34、室溫下，n-CdS薄膜的混淆濃度為ND=1017cm-3，少子壽命為0.1微秒，ni=1.0×107cm-3，如少量載流子在必然條件下全部被除去，問電子-空穴對的產(chǎn)生率是多大？第六章1、平衡p-n結(jié)有什么特點(diǎn)，畫出勢壘區(qū)中載流子漂移運(yùn)動和擴(kuò)散運(yùn)動的方向。2、定性畫出正向偏置時p-n結(jié)的能帶圖。并在圖上標(biāo)出準(zhǔn)費(fèi)米能級的地址，與熱平衡時的p-n結(jié)能帶圖進(jìn)行比較。3、平衡p-n結(jié)既然存在電勢差，為什么p-n結(jié)又不能夠作為固體電池呢？4、p-n結(jié)結(jié)處的空間電荷區(qū)寬度的數(shù)量級是多少？該空間電荷區(qū)由什么組成？5、以下列圖為組成p-n結(jié)的半導(dǎo)體資料的能帶圖，請畫出熱平衡時該p-n結(jié)的能帶圖，注明勢壘高度和勢壘寬度。6、寫出p-n結(jié)整流方程每一項(xiàng)的物理意義？對于較大的正向偏置電壓和反向偏置電壓，該方程分別說明什么樣的物理過程。7、p-n結(jié)反向電流由那幾部分組成，一般情況下什么是主要的？為什么反向電流和溫度關(guān)系很大8、講解硅p-n結(jié)反向電流隨反向電壓增加而增大的原因。9、測試p-n結(jié)反向電流時，有光照和無光照是不同樣的，試問那一種情況測出的數(shù)值大？為什么？10、在地道二極管中，n區(qū)常重混淆使EFn位于導(dǎo)帶中，p區(qū)重混淆使EFp位于價帶中，畫出這種二極管在零偏和反偏時的能帶圖，并講解地道二極管的伏安特點(diǎn)曲線。11、考慮一個兩側(cè)混淆濃度相等（NA=ND）的突變p-n結(jié)，畫出其電荷、電場強(qiáng)度、電勢在反偏條件下與到p-n結(jié)距離x的函數(shù)關(guān)系。12、分別畫出正、反向偏置時p-n結(jié)n側(cè)少量載流子濃度與到p-n結(jié)距離之間的函數(shù)關(guān)系曲線，指出節(jié)余載流子濃度哪處為正，哪處為負(fù)？13、說明p-n勢壘電容和擴(kuò)散電容的物理意義，分別談?wù)撍鼈兣c電流或電壓的關(guān)系。反偏p-n結(jié)有無擴(kuò)散電容？為什么？14、差異雪甭?lián)舸┖偷氐罁舸R納擊穿）的不一樣。為什么低擊穿電壓(VB<4.5V)的p-n結(jié)擊穿電壓的溫度系數(shù)是負(fù)的，而高擊穿電壓時倒是正的？15、為什么p-n結(jié)的接觸電位差不能夠經(jīng)過完用表跨接在二極管兩端的方法進(jìn)行測量？16、當(dāng)p-n結(jié)n型區(qū)的電導(dǎo)率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于p型區(qū)的電導(dǎo)率時，p-n結(jié)電流主若是空穴流還是電子流？17、說明處于開路條件下的突變p-n結(jié)其接觸電位差與那些物理量有關(guān)？為什么一個開路的p-n結(jié)必然形成接觸電位差？18、（1