半導(dǎo)體物理-上交通大學(xué)成人高等教育學(xué)位課程考試大綱

分析處理半導(dǎo)體的基本導(dǎo)電理論，特別是PN結(jié)理論，同時(shí)對(duì)半導(dǎo)體表面，金屬-半導(dǎo)體接觸等相關(guān)問(wèn)題。第一章導(dǎo)論半導(dǎo)體晶體第二章平衡狀態(tài)下半導(dǎo)體體材的特性E變化的分布函數(shù)；費(fèi)米能級(jí)EF；PN結(jié)特性PN的能帶圖；PN第五章PN結(jié)的伏-安特性正偏條件下的PN結(jié)特性；反偏條件下的PN第六章半導(dǎo)體表面和MIS結(jié)構(gòu)pn構(gòu)MIS結(jié)構(gòu)的C-V教材： 鳴《半導(dǎo)體物理學(xué)（6版）1、試卷總分：1002、考試時(shí)間：12034110351201251301，請(qǐng)給出圖示晶面的密勒指數(shù)（Miller度分別為：p012.25×1016/cm3；p021.5×1010/cm3；p034/cm3(])這三塊材料的電子濃度。Eg=1.12eV，ni=1.5×10==(])n01n02n03

2ninn2nin2ni

2.251.52.25

1104/1.51010/11016/p01=2.25×1016/cm3>>n01=1×1010/cm3pp02=1.5×1010/cm3=n02=1.5×1010/cm3=nip03=2.25×104/cm3<<n03=1×1016/cm3nT=300K，kT=0.026eVp

expEiEF

E

kTn

， p

2.25Ei

kTn0

1.5p0.369eV處。Ei

kTnp0

1.51.5

0Ei

kTn

2.251.5

0.0260.40562302n0.348eV3，EkEk

Ak2Bk2Ck F=ma解：因?yàn)殡娮拥倪\(yùn)動(dòng)速度可表v1hadv

d1dE1

dE dt

dk

h

dtdEFdlFvF1dEh h

dk

1dE

1d

1dE

d2E

1d2Ea

dt

dk

hdkF

dk

h2Fdk

h2dk

F 1d2Eh2dkh2dk m*m*n

1d2Eh2dkh2dk

Ak2Bk2Ck

m*nx1d2E2h2dk2m*ny

x2 21d2E h2dk2 y m*nz1d2Eh2dk2 z Fx2Aax；Fy2Bay；Fz2C4， 2 88Ek88

ma2

ka ka00ak能帶的寬度n=0,±1,±2,±3···即n=0,±1,±2,±3n=0,±1,現(xiàn)在根據(jù)能量的二階導(dǎo)數(shù)n0k值代入能量二階導(dǎo)數(shù)的n1kk5，NaNd的p樣品，如果兩 1b 2b

1b ni是本征載流子密度。樣品進(jìn)入本征導(dǎo)電區(qū)，上式簡(jiǎn)化為什么形式ipNaNdnpnn2i

2 2p NaNd1

NaNd 1 n NaNd1 2 NaNd 2

即

1b

1b樣品進(jìn)入本征導(dǎo)電區(qū)，Na–Ndni

iNai

1

1b1

aNd6，μn=39002／伏?秒mn3×10-28qn=1.6×10-19v平均值(取均方根速度電子的平均自由時(shí)間τ電子的平均自由路程l10伏／厘米時(shí)的漂移速度并簡(jiǎn)要討論(3)和(4)利用遷移率的表示式μn=qτ/mn，故平均自由時(shí)間為結(jié)果表明，電子的平均自由路程相當(dāng)于數(shù)百倍晶格間距(10–8厘米)。說(shuō)明半導(dǎo)體中電子散射的機(jī)構(gòu)不能用經(jīng)典理論來(lái)說(shuō)明。散怪了。據(jù)上述結(jié)果可見(jiàn)vDv，即漂移速度遠(yuǎn)小于熱運(yùn)動(dòng)速度，7，Jp(x)若P(0)／P0=103，求x=0 x=W之間的電位差（n102.302解：據(jù)圖示空穴濃度的分布曲線，可以寫(xiě)出空穴濃度p(x)p0p0xp0kxp0

0xpxk

p0p0W

x

0xjpx

dpp

xE(x)

dppqD pEx dx pp 即 Dpdp

0xEx

0

x已知pxkxp0Dp

Ex

kx0

0xxx＝0x＝WWU0W0.026k0kx00.026nkx00.026np00.026

n1033

8，假定τ0=τp=τn為不隨樣品摻雜密度改變的常數(shù)，試求ii先求出使τdτdn00把n0·p0=n 代入上式則n0ni時(shí)，τ取極值。 時(shí)壽τ取極大值。當(dāng)τ0=τp=τn時(shí)，根據(jù)小注入壽命公式，可以討論壽 Et容易看出，Ei≠Et時(shí)，無(wú)論EtEV的上方，還是在ECEiEt時(shí)，τ取極小值，即復(fù)合中心能級(jí)9，＋0x0N型區(qū)，xX02，ρ(x)0正空間電荷區(qū)，–X02≤x≤0，ρ(x)=qND；負(fù)空間電荷區(qū)，0x+X02，ρ(x)qNA：電中性Px>，+X0/2，ρ(x)=0在電中性NdE故EψdE ExdE 由

2

qNDXEx

xεdε

Ex故

xX0 N N

20ψxqNDx2X0dE

XdE A2Ex 考考ExqNAxεDNA，可得負(fù)空間電荷區(qū)中恰與正空間電荷區(qū)反向?qū)ΨQ的的電0ψxqNAx2X010，n畫(huà)出開(kāi)始出現(xiàn)強(qiáng)反型層時(shí)的能帶圖和出現(xiàn)強(qiáng)反型層的條((b)UGnMOSUG＝0時(shí)，半導(dǎo)體表面屬于平帶情況，如圖(a)所示。圖(b)和(c)分別是積累層和耗盡層的能帶圖。nsps分別表示表面的電子密度和空穴密度，EiSnS或

EiSEiqUSEF

qUFUSUFUS2U11，nNCexp

ECEf EfEVpNVexp

nxn0

pxp0exp

n0p0是體內(nèi)的電子和空穴密度，U(x)是表面空間電荷區(qū)中的要附加靜電勢(shì)能-eU(x)。譬如ECxECSeUxEVxEVSeUECSEVS分別為表面相應(yīng)于體內(nèi)導(dǎo)帶底和價(jià)帶頂?shù)碾娮幽芰?。nx

ECxEf ECSeUxEfN ECSEf

NCexp k expkT n k0Tpx

EfEV EfEVSeUN EfEVS

eUNVexp k

kT eUp k0T12，對(duì)于n型半導(dǎo)體，利用耗盡層近似，求出耗盡層層寬度和空間電荷面密度量QSC隨表面勢(shì)US ρqND

0 0dU

x空間電荷區(qū)，邊界xdxAqND 0dUqNDxx 0xdUdU

xx

Ux

22

xxd

0US

x x01 xd 0SiUS QSCqND

0 Dn

nexpEFEi

nexpqUF

kT

Eiq

q

nNdUS

q

nnid假設(shè)用耗盡層近似得出的公式在強(qiáng)反型開(kāi)始時(shí)也近似適1 Fd 0sUFd xd

22ε0 2F

1n 0s

ni Nd1 n 0 nidq2d

Nd12 n 0 niq Nd

NdES

xUx

22

xxd0得ES

2xxdm

x 0

1

x 0

01 d 0

ni

ni q2N 0 d 0 d響，ND=1017／cm3的n型硅與Al、