(完整版)半導(dǎo)體物理習(xí)題及解答-劉諾

第一篇習(xí)題半導(dǎo)體中的電子狀態(tài)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E(k)E010.1cos(ka)0.3sin(ka)其中E°=3eV,晶格常數(shù)a=5《0-11m。求：能帶寬度；能帶底和能帶頂?shù)挠行з|(zhì)量。第一篇題解半導(dǎo)體中的電子狀態(tài)劉諾編1、解：在一定溫度下，價(jià)帶電子獲得足夠的能量(》Eg)被激發(fā)到導(dǎo)帶成為導(dǎo)電電子的過程就是本征激發(fā)。其結(jié)果是在半導(dǎo)體中出現(xiàn)成對(duì)的電子-空穴對(duì)。如果溫度升高，則禁帶寬度變窄，躍遷所需的能量變小，將會(huì)有更多的電子被激發(fā)到導(dǎo)帶中。2、解：電子的共有化運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致孤立原子的能級(jí)形成能帶，即允帶和禁帶。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禁帶相對(duì)變窄。反之，溫度降低，將導(dǎo)致禁帶變寬0因此，Ge、Si的禁帶寬度具有負(fù)溫度系數(shù)。3、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。主要特征如下：A、荷正電：+q；B、空穴濃度表示為p(電子濃度表示為n);C、EP=-EnD、mP*=-mn*。4、解：Ge、Si:Eg(Si:0K)=1.21eV；Eg(Ge:0K)=1.170eV；間接能隙結(jié)構(gòu)禁帶寬度Eg隨溫度增加而減小；GaAs:a)Eg(300K)第二篇習(xí)題-半導(dǎo)體中的雜質(zhì)和缺陷能級(jí)劉諾編1、什么叫淺能級(jí)雜質(zhì)？它們電離后有何特點(diǎn)？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(duì)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(jí)雜質(zhì)和淺能級(jí)雜質(zhì)對(duì)半導(dǎo)體有何影響？7、何謂雜質(zhì)補(bǔ)償？雜質(zhì)補(bǔ)償?shù)囊饬x何在？第二篇題解半導(dǎo)體中的雜質(zhì)與缺陷能級(jí)劉諾編1、解：淺能級(jí)雜質(zhì)是指其雜質(zhì)電離能遠(yuǎn)小丁本征半導(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。2、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?，這種雜質(zhì)就叫施主。施主電離成為帶正電離子（中心）的過程就叫施主電離。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,本征半導(dǎo)體Si為W族元素，P摻入Si中后，P的最外層電子有四個(gè)與Si的最外層四個(gè)電子配對(duì)成為共價(jià)電子，而P的第五個(gè)外層電子將受到熱激發(fā)掙脫原子實(shí)的束縛進(jìn)入導(dǎo)帶成為自由電子。這個(gè)過程就是施主電離。n型半導(dǎo)體的能帶圖如圖所示：其費(fèi)米能級(jí)位丁禁帶上方EcEfEv3、解：半導(dǎo)體中摻入受主雜質(zhì)后，受主電離后將成為帶負(fù)電的離子，并同時(shí)向價(jià)帶提供空穴，這種雜質(zhì)就叫受主。受主電離成為帶負(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，電離后帶負(fù)電。例如，在Si中摻B,B為用族元素，而本征半導(dǎo)體Si為W族元素，P摻入B中后，B的最外層三個(gè)電子與Si的最外層四個(gè)電子配對(duì)成為共價(jià)電子，而B傾向丁接受一個(gè)由價(jià)帶熱激發(fā)的電子。這個(gè)過程就是受主電離。p型半導(dǎo)體的能帶圖如圖所示：其費(fèi)米能級(jí)位丁禁帶下方EgE?Ev4、解：在純凈的半導(dǎo)體中摻入雜質(zhì)后，可以控制半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性。摻雜半導(dǎo)體乂分為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1.5X101°cm-3。當(dāng)在Si中摻入1.0X1°16cm-3后，半導(dǎo)體中的電子濃度將變?yōu)?.0X1016cm-3,而空穴濃度將近似為2.25X104cm-3。半導(dǎo)體中的多數(shù)載流子是電子，而少數(shù)載流子是空穴。2-5、解：兩性雜質(zhì)是指在半導(dǎo)體中既可作施主乂可作受主的雜質(zhì)。如m-V族GaAs中摻W族Si。如果Si替位m族As,則Si為施主；如果Si替位V族Ga,則Si為受主。所摻入的雜質(zhì)具體是起施主還是受主與工藝有關(guān)。2-6、解：深能級(jí)雜質(zhì)在半導(dǎo)體中起復(fù)合中心或陷阱的作用。淺能級(jí)雜質(zhì)在半導(dǎo)體中起施主或受主的作用。2-7、當(dāng)半導(dǎo)體中既有施主乂有受主時(shí)，施主和受主將先互相抵消，剩余的雜質(zhì)最后電離，這就是雜質(zhì)補(bǔ)償。利用雜質(zhì)補(bǔ)償效應(yīng)，可以根據(jù)需要改變半導(dǎo)體中某個(gè)區(qū)域的導(dǎo)電類型，制造各種器件第三篇習(xí)題半導(dǎo)體中載流子的統(tǒng)計(jì)分布劉諾編1、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。即EFn>EFi。2、試分別定性定量說明：在一定的溫度下，對(duì)本征材料而言，材料的禁帶寬度越窄，載流子濃度越高；對(duì)一定的材料，當(dāng)摻雜濃度一定時(shí)，溫度越高，載流子濃度越高。3、若兩塊Si樣品中的電子濃度分別為2.25X101ocm-3和6.8X1016cm-3,試分別求出其中的空穴的濃度和費(fèi)米能級(jí)的相對(duì)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)電類型乂將怎樣？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(shí)此材料的載流子濃度和費(fèi)米能級(jí)的相對(duì)位置。5、試分別計(jì)算本征Si在77K、300K和500K下的載流子濃度。6、Si樣品中的施主濃度為4.5X1016cm-3,試計(jì)算300K時(shí)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=(Ec+Ed)/2時(shí)施主的濃度。三篇題解半導(dǎo)體中載流子的統(tǒng)計(jì)分布劉諾編1、證明：設(shè)nn為n型半導(dǎo)體的電子濃度，ni為本征半導(dǎo)體的電子濃度。顯然nn>ni

NcEcEfexpNcEcEfexpnkoTEcENcexpcTkoTEf,Ef本證證。2、解:對(duì)本征材料而言，材料的禁帶寬度越窄，則躍遷所需的能(1)在一定的溫度下，對(duì)本征材料而言，材料的禁帶寬度越窄，則躍遷所需的能量越小，所以受激發(fā)的載流子濃度隨著禁帶寬度的變窄而增加。由公式Eg

2k0?也可知道，溫度不變而減少本征材料的禁帶寬度，上式中的指數(shù)項(xiàng)將因此而增加,從而使得載流子濃度因此而增加。(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)的載流子將因此而EcEfEfEvnoNcexp和poNvexpkoTkoT增加。由公式可知，這時(shí)兩式中的指數(shù)項(xiàng)將因此而增加，從而導(dǎo)致載流子濃度增加。3-3、解：由23-3、解：由2noPon可見,乂因?yàn)镋F1EvEF2n011.5101022.2510101.010103cmP02n01n02P0k°Tk°TNveInIn10可見,乂因?yàn)镋F1EvEF2n011.5101022.2510101.010103cmP02n01n02P0k°Tk°TNveInIn1021.51016106.83.3310cmp0ip02EfEv

k°TNvp°1Ev本征半導(dǎo)體n型半導(dǎo)體191.1100.026ln一1.01010Ev0.234eVNnp021110190.026ln33.3103Ev0.331eV假如再在其中都摻入濃度為2.25X1016cm-3的受主雜質(zhì)，那么將出現(xiàn)雜質(zhì)補(bǔ)償，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導(dǎo)體。答：第一種半導(dǎo)體中的空穴的濃度為1.1x1010cm-3,費(fèi)米能級(jí)在價(jià)帶上方0.234eV處；第一種半導(dǎo)體中的空穴的濃度為3.3x103cm-3,費(fèi)米能級(jí)在價(jià)帶上方0.331eV處。摻入濃度為2.25X1016cm-3的受主雜質(zhì)后，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導(dǎo)體。4、解：由丁雜質(zhì)基本全電離，雜質(zhì)補(bǔ)償之后，有效施主濃度*173NdNdNa7.2510cm則300K時(shí),電子濃度n°電子濃度n°300KNd__1737.2510cm3空穴濃度np300K-空穴濃度np300K-Ln?？瞻?.11102cm37.251017費(fèi)米能級(jí)EfEvEfEvk0TInNPoEv0.026In1.010Ev0.026In~~23.11102Ev0.3896eV*在400K時(shí)，根據(jù)電中性條件nopoNd2和n0Ppni得到Nd*2Nd*2*Nd4n「__177.251017172.7.25101713241.01013222n1321.010137.24917310cmPp1.3795108P0n°1.37951083cm費(fèi)米能級(jí)EfEvk0TlnNv300K400K300KEfEvk0TlnNv300K400K300KEv0.026lnPp一191.1104002300_177.2510Ev0.0819eV答：300K時(shí)此材料的電子濃度和空穴濃度分別為7.25x1017cm-3和3.11x102cm-3,費(fèi)米能級(jí)在價(jià)帶上方0.3896eV處；400K時(shí)此材料的電子濃度和空穴濃度分別近似為為7.248x1017cm-3和1.3795x108cm-3,費(fèi)米能級(jí)在價(jià)帶上方0.08196eV處。5、解：假設(shè)載流子的有效質(zhì)量近似不變，則所以，由n(77K)由NcTNccc則Ncc77KNcNvT300K300K500KNv77KNvNv500KEgTEg所以Egg77Kn(300K)ni(500K)EgEg.NcNv300K500KNc300K

cNc300K77K300K500K300K2.81910377K2300K3.75818310cm300KNv300KNv300K300KT277KEg0EgEg.NcMeEg

2k^NcNveNcNve300K500K300KT2T2T2Eg

2k^T,有1.14.731.211.212.81.11910101919104104,4.7310500K300K77K300K500K300K636477277636_196.025101.43041018____192.367101.2061eV-4.24.73103001.1615eV3006364.7310450020.743718183.758101.430410500636191.20611.6021077____2321.38103cm3cmcm1.1059eV201.159103cmEg2k0TEg2k°T1919.2.8101.1101.16152_391.6021039__"""231.38103003.59310cm6.02510192.3671019_391.10591.60210392321.38105001.66910143cm答：77K下載流子濃度約為1.159X10-80cm-3,300K下載流子濃度約為3.5X109cm-3,500K下載流子濃度約為1.669X1014cm-3。6、解：在300K時(shí)，因?yàn)镹D>10ni,因此雜質(zhì)全電離A0=Nd^4.5x1016cm-32102ni1.51033p0-k5.010cmn04.51016300K時(shí)樣品中的的電子濃度和空穴濃度分別是4.5X1016cm-3和5.0X103cm-3。7、解：由丁半導(dǎo)體是非簡并半導(dǎo)體，所以有電中性條件n0=ND+EcEfNceWNd_EEcEfNceWNd_EdEf12ek0T施主電離很弱時(shí)，等式右邊分母中的“1”可以略去,EdEfND^?^e2Ed1—k°T2EcEFNcecEfEc2InNd

2NvEfNEfNd-EcEd22NCc答：Nd為二倍Nc0第四篇習(xí)題-半導(dǎo)體的導(dǎo)電性劉諾編1、對(duì)丁重?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(shì)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Si的電阻率與溫度的變化關(guān)系n_n.■'/n.■'/..4、證明當(dāng)蝦嘰且電子濃度noWn/p,空穴濃度Pon'Vp/n時(shí)半導(dǎo)體的電導(dǎo)率有最小值，并推導(dǎo)min的表達(dá)式。5、0.12kg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)第四篇題解-半導(dǎo)體的導(dǎo)電性劉諾編4-1、解：對(duì)丁重?fù)诫s半導(dǎo)體，在低溫時(shí)，雜質(zhì)散射起主體作用，而晶格振動(dòng)散射與一般摻雜半導(dǎo)體的相比較，影響并不大，所以這時(shí)侯隨著溫度的升高，重?fù)诫s半導(dǎo)體的遷移率反而增加；溫度繼續(xù)增加后，晶格振動(dòng)散射起主導(dǎo)作用，導(dǎo)致遷移率下降。對(duì)一般摻雜半導(dǎo)體，由丁雜質(zhì)濃度較低，電離雜質(zhì)散射基本可以忽略，起主要作用的是晶格振動(dòng)散射，所以溫度越高，遷移率越低。4-2、解：遷移率是單位電場強(qiáng)度下載流子所獲得的漂移速率。影響遷移率的主要因素有能帶結(jié)構(gòu)(載流子有效質(zhì)量)、溫度和各種散射機(jī)構(gòu)。4-3、解：Si的電阻率與溫度的變化關(guān)系可以分為三個(gè)階段：溫度很低時(shí)，電阻率隨溫度升高而降低。因?yàn)檫@時(shí)本征激發(fā)極弱，可以忽略；載流子主要來源丁雜質(zhì)電離，隨著溫度升高，載流子濃度逐步增加，相應(yīng)地電離雜質(zhì)散射也隨之增加，從而使得遷移率隨溫度升高而增大，導(dǎo)致電阻率隨溫度升高而降低。溫度進(jìn)一步增加(含室溫)，電阻率隨溫度升高而升高。在這一溫度范圍內(nèi)，雜質(zhì)已經(jīng)全部電離，同時(shí)本征激發(fā)尚不明顯，故載流子濃度基本沒有變化。對(duì)散射起主要作用的是晶格散射，遷移率隨溫度升高而降低，導(dǎo)致電阻率隨溫度升高而升高。溫度再進(jìn)一步增加，電阻率隨溫度升高而降低。這時(shí)本征激發(fā)越來越多，雖然遷移率隨溫度升高而降低,但是本征載流子增加很快,其影響大大超

過了遷移率降低對(duì)電阻率的影響，導(dǎo)致電阻率隨溫度升高而降低。當(dāng)然,溫度超過器件的最高工作溫度時(shí)，器件已經(jīng)不能正常工作了。4-4、證明：ddn0時(shí)有極值而22.小4qp0,故有極小值dnnp2即dnidFqn72qp0所以nni,p/n2P~ni...n/p有min2niq,pn得證。Si的體積V0Si的體積V0.12100051.502cm32.339233.010910006.02510Nd121.822.5562.881Nd121.822.5562.88110173cm故材料的電導(dǎo)率為nq6.5791017nq6.57910171.602101952024.0411cm答：此材料的電導(dǎo)率約為24.04Q"cm1。第五篇習(xí)題非平■衡載流子劉諾編1、何謂非平衡載流子？非平衡狀態(tài)與平衡狀態(tài)的差異何在?2、漂移運(yùn)動(dòng)和擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)有什么不同?3、漂移運(yùn)動(dòng)與擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)之間有什么聯(lián)系？非簡并半導(dǎo)體的遷移率與擴(kuò)散系數(shù)之間有什么聯(lián)系？4、平均自由程與擴(kuò)散長度有何不同？平均自由時(shí)間與非平衡載流子的壽命乂有何不同？t5、證明非平衡載流子的壽命滿足pt?e，并說明式中各項(xiàng)的物理意義。5-6、導(dǎo)出非簡并載流子滿足的愛因斯坦關(guān)系。5-7、間接復(fù)合效應(yīng)與陷阱效應(yīng)有何異同？5-8、光均勻照射在6cm的n型Si樣品上，電子-空穴對(duì)的產(chǎn)生率為4X1021cm-3s-1，樣品壽命為8^s。試計(jì)算光照前后樣品的電導(dǎo)率。dEFjnn-5-9、證明非簡并的非均勻半導(dǎo)體中的電子電流形式為dx。5-10、假設(shè)Si中空穴濃度是線性分布，在4pni內(nèi)的濃度差為2X1016cm-3,試計(jì)算空穴的擴(kuò)散電流密度。5-11、試證明在小信號(hào)條件下，本征半導(dǎo)體的非平衡載流子的壽命最長。第五篇題解-非平'衡載流子劉諾編5-1、解：半導(dǎo)體處丁非平■衡態(tài)時(shí)，附加的產(chǎn)生率使載流子濃度超過熱平■衡載流子濃度，額外產(chǎn)生的這部分載流子就是非平衡載流子。通常所指的非平衡載流子是指非平衡少子。熱平衡狀態(tài)下半導(dǎo)體的載流子濃度是一定的，產(chǎn)生與復(fù)合處丁動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài),躍遷引起的產(chǎn)生、復(fù)合不會(huì)產(chǎn)生宏觀效應(yīng)。在非平■衡狀態(tài)下，額外的產(chǎn)生、復(fù)合效應(yīng)會(huì)在宏觀現(xiàn)象中體現(xiàn)出來。

2、解：漂移運(yùn)動(dòng)是載流子在外電場的作用下發(fā)生的定向運(yùn)動(dòng)，而擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)是由丁濃度分布不均勻?qū)е螺d流子從濃度高的地方向濃度底的方向的定向運(yùn)動(dòng)。前者的推動(dòng)力是外電場，后者的推動(dòng)力則是載流子的分布引起的。5-3、解：漂移運(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。而非簡并半導(dǎo)體的遷移率與擴(kuò)散系數(shù)則通過愛因斯坦關(guān)系相聯(lián)系，二者的比值與溫度成反比關(guān)系。即__q_

D慕5-4、答：平均自由程是在連續(xù)兩次散射之間載流子自由運(yùn)動(dòng)的平均路程。而擴(kuò)散長度則是非平衡載流子深入樣品的平均距離。它們的不同之處在丁平均自由程由散射決定，而擴(kuò)散長度由擴(kuò)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)兩次散射平■均所需的自由時(shí)間，非平■衡載流子的壽命是指非平衡載流子的平■均生存時(shí)間。前者與散射有關(guān)，散射越弱，平■均自由時(shí)間越長；后者由復(fù)合幾率決定，它與復(fù)合幾率成反比關(guān)系。5-5、證明:單位時(shí)間內(nèi)非平衡載流而在單位時(shí)間內(nèi)復(fù)合的子的減少數(shù)單位時(shí)間內(nèi)非平衡載流而在單位時(shí)間內(nèi)復(fù)合的dt非平衡載流子數(shù)旦如果在t0時(shí)刻撤除光照則在單位時(shí)間內(nèi)減少的非平■衡載流子數(shù)=在單位時(shí)間內(nèi)復(fù)合的非平■衡載流子數(shù),則在單位時(shí)間內(nèi)減少的非平■衡載流子數(shù)=在單位時(shí)間內(nèi)復(fù)合的非平■衡載流子數(shù),dpt

dt在小注入條件下，i為常數(shù)，解方程（1）,得到

tptp0ep2式中，Ap(0)為t=0時(shí)刻的非平衡載流子濃度。此式表達(dá)了非平衡載流子隨時(shí)間呈指數(shù)衰減的規(guī)律。得證。5-6、證明：假設(shè)這是n型半導(dǎo)體，雜質(zhì)濃度和內(nèi)建電場分布入圖所示穩(wěn)態(tài)時(shí)，半導(dǎo)體內(nèi)部是電中性的,Jn=0nEnExDnqnqdx

對(duì)丁非簡并半導(dǎo)體這就是非簡并半導(dǎo)體滿足的愛因斯坦關(guān)系。所以EcxEc0cEck0TqVE所以EcxEc0cEck0TqVEfednx由1dx-ExDnNcednxdxnDnn0dVxnxdx2qVxek°TdVxndxndVx一nxDndxnqDnk0T得證。5-7、答：間接復(fù)合效應(yīng)是指非平衡載流子通過位丁禁帶中特別是位丁禁帶中央的雜質(zhì)或缺陷能級(jí)Et而逐漸消失的效應(yīng)，Et的存在可能大大促進(jìn)載流子的復(fù)合；陷阱效應(yīng)是指非平衡載流子落入位丁禁帶中的雜質(zhì)或缺陷能級(jí)Et中，使在Et上的電子或空穴的填充情況比熱平■衡時(shí)有較大的變化，從引起豐'p,這種效應(yīng)對(duì)瞬態(tài)過程的影響很重要。此外，最有效的復(fù)合中心在禁帶中央，而最有效的陷阱能級(jí)在費(fèi)米能級(jí)附近。一般來說，所有的雜質(zhì)或缺陷能級(jí)都有某種程度的陷阱效應(yīng)，而且陷阱效應(yīng)是否成立還與一定的外界條件有關(guān)。5-8、解：光照前光照后△p=Gt=(4X10光照后△p=Gt=(4X1021)1.1671(8X10-6)1cm=3.2X1017cm-316?1911160pqp1.1673.2101.6104903.51cm答：光照前后樣品的電導(dǎo)率分別為1.167Q-1cm1和3.51Q"cm1。5-9、證明：對(duì)丁非簡并的非均勻半導(dǎo)體dnjjn擴(kuò)jn漂nqnEqDndxnNcnNcecEc(0)qVxEFn

k0TndVdErdnn勺dxdxdxkoT同時(shí)利用非簡并半導(dǎo)體的愛因斯坦關(guān)系，所以jnqnEqDn—dxndVdErdnn勺dxdxdxkoT同時(shí)利用非簡并半導(dǎo)體的愛因斯坦關(guān)系，所以jnqnEqDn—dxdVdEFn,dV、,koT、qix~dTnqn(qnnd^dxqk0TdEFndx得證5-10、解:qDpdpdxkoTdpdx1.610190.0550.0261.6021019210161081.6101941067.15105A/m2答：空穴的擴(kuò)散電流密度為7.15X10-5A/m25-11、證明：在小信號(hào)條件下，本征半導(dǎo)體的非平■衡載流子的壽命11rn°p°2rnin。p°2n°p°2n所以12rm本征半導(dǎo)體的非平■衡載流子的壽命最長。得證。第六篇習(xí)題-金屆和半導(dǎo)體接觸劉諾編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(shì)差？6-2、什么是Schottky勢(shì)壘？影響其勢(shì)壘高度的因數(shù)有哪些？6-3、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。6-4、什么是鏡像力？什么是隧道效應(yīng)？它們對(duì)接觸勢(shì)壘的影響怎樣的？6-5、施主濃度為7.0x1016cm-3的n型Si與Al形成金屆與半導(dǎo)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屆-半導(dǎo)體接觸的能帶圖并標(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)體形成阻擋層和反阻擋層的條件。6-7、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。6-8、什么是少數(shù)載流子注入效應(yīng)？6-9、某Shottky二極管，其中半導(dǎo)體中施主濃度為2.5X1016cm-3,勢(shì)壘高度為0.64eV，加上4V的正向電壓時(shí)，試求勢(shì)壘的寬度為多少？6-10、試根據(jù)能帶圖定性分析金屆-n型半導(dǎo)體形成良好歐姆接觸的原因。第六篇題解-金屆和半導(dǎo)體接觸劉諾編6-1、答：功函數(shù)是指真空電子能級(jí)E0與半導(dǎo)體的費(fèi)米能級(jí)Ef之差。影響功函數(shù)的因素是摻雜濃度、溫度和半導(dǎo)體的電子親和勢(shì)。接觸勢(shì)則是指兩種不同的材料由丁接觸而產(chǎn)生的接觸電勢(shì)差。6-2、答：金屆與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，這就是Schottky勢(shì)壘。影響其勢(shì)壘高度的因素是兩種材料的功函數(shù)，影響其勢(shì)壘厚度的因素則是材料（雜質(zhì)濃度等）和外加電壓。6-3、答：歐姆接觸是指其電流-電壓特性滿足歐姆定律的金屆與半導(dǎo)體接觸。形成歐姆接觸的常用方法有兩種，其一是金屆與重?fù)诫sn型半導(dǎo)體形成能產(chǎn)生隧道效應(yīng)的薄勢(shì)壘層，其二是金屆與p型半導(dǎo)體接觸構(gòu)成反阻擋層。其能帶圖分別如下:6-4、答：金屆與半導(dǎo)體接觸時(shí)，半導(dǎo)體中的電荷在金屆表面感應(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屆中的感應(yīng)電荷的庫侖吸引力，這個(gè)吸引力就稱為鏡像力。

能量低丁勢(shì)壘頂?shù)碾娮佑幸欢◣茁蚀┻^勢(shì)壘，這種效應(yīng)就是隧道效應(yīng)。隧道穿透的幾率與電子的能量和勢(shì)壘厚度有關(guān)。在加上反向電壓時(shí)，上述兩種效應(yīng)將使得金屆一邊的勢(shì)壘降低，而且反向電壓越大勢(shì)壘降得越低，從而導(dǎo)致反向電流不飽和。6-5、解：金屆與半導(dǎo)體接觸前、后能帶圖如圖所示EnNck0EnNck0Tlncn00.026In2.81019710160.1558(eV)VWsWmSqEnWmq

4.050.15584.3

0.0942(V)答：半導(dǎo)體的表面勢(shì)為-0.0942V。答：半導(dǎo)體的表面勢(shì)為6-6、解:

金屆與n半導(dǎo)體接觸形成阻擋層的條件是Wm>Ws,其接觸后的能帶圖如圖所示：金屆與n半導(dǎo)體接觸形成反阻擋層的條件是Wm<Ws,其接觸后的能帶圖如圖所示：金屆與p半導(dǎo)體接觸形成阻擋層的條件是Wm<Ws,其接觸后的能帶圖如圖所示：金屆與p半導(dǎo)體接觸形成反阻擋層的條件是Wm>Ws,其接觸后的能帶圖如圖所示：6-8、答：當(dāng)金屆與n型半導(dǎo)體形成整流接觸時(shí)，加上正向電壓，空穴從金屆流向半導(dǎo)體的現(xiàn)象就是少數(shù)載流子注入效應(yīng)。它本質(zhì)上是半導(dǎo)體價(jià)帶頂附近