固體半導(dǎo)體物理

1、精品文檔第六篇習(xí)題-金屬和半導(dǎo)體接觸劉諾編6-1、什么是功函數(shù)？哪些因數(shù)影響了半導(dǎo)體的功函數(shù)？什么是接觸勢差？6-2、什么是Schottky勢壘？影響其勢壘高度的因數(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)？它們對接觸勢壘的影響怎樣的？6-5、施主濃度為7.0X1016cm-3的n型Si與Al形成金屬與半導(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屬-半導(dǎo)體接觸的能帶圖并標(biāo)明半導(dǎo)體表面勢的數(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

2、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,勢壘高度為0.64eV,加上4V的正向電壓時，試求勢壘的寬度為多少？6-10、試根據(jù)能帶圖定性分析金屬-n型半導(dǎo)體形成良好歐姆接觸的原因。第六篇題解-金屬和半導(dǎo)體接觸劉諾編6-1、答：功函數(shù)是指真空電子能級E0與半導(dǎo)體的費米能級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。接觸勢則是指兩種不同的材料由于接觸而產(chǎn)生的接觸電勢差。6-2、答：金屬與n型半導(dǎo)體接觸形成阻擋層，其勢壘厚度隨著外加電壓的變化而變化，這就是Sc

3、hottky勢壘。影響其勢壘高度的因素是兩種材料的功函數(shù)，影響其勢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屬與半導(dǎo)體接觸。形成歐姆接觸的常用方法有兩種，其一是金屬與重?fù)诫sn型半導(dǎo)體形成能產(chǎn)生隧道效應(yīng)的薄勢壘層，其二是金屬與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：金屬與半導(dǎo)體接觸時，半導(dǎo)體中的電荷在金屬表面感應(yīng)出帶電符號相反的電荷，同時半導(dǎo)體中的電荷要受到金屬中的感應(yīng)電荷的庫侖吸引力，這個吸引力就稱為鏡像力。能量低于勢壘頂?shù)碾娮佑幸欢◣茁蚀┻^勢壘，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壘厚度有關(guān)。在加上

4、反向電壓時，上述兩種效應(yīng)將使得金屬一邊的勢壘降低，而且反向電壓越大勢壘降得越低，從而導(dǎo)致反向電流不飽和。6-5、解：金屬與半導(dǎo)體接觸前、后能帶圖如圖所示接觸后:精品文檔Enk0Tn0=NceEn =k°T In= 0.026 ln2.8 m 1019 '7x1016 J=0.1558(eV)、/Ws-WmVs二qEn-Wmq=4.050.1558-4.30.0942(V)答：半導(dǎo)體的表面勢為00942Vo6-6、解：(1)金屬與n半導(dǎo)體接觸形成阻擋層的條件是Wm>W、其接觸后的能帶圖如圖所示：金屬與n半導(dǎo)體接觸形成反阻擋層的條件是Wm<W與其接觸后的能帶圖如圖所示

5、：(2)金屬與p半導(dǎo)體接觸形成阻擋層的條件是Wm<W與其接觸后的能帶圖如圖所示:金屬與p半導(dǎo)體接觸形成反阻擋層的條件是W m>W S其接觸后的能帶圖如圖所示:6-8、答：當(dāng)金屬與n型半導(dǎo)體形成整流接觸時，加上正向電壓，空穴從金屬流向半導(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)體價帶頂附近的電子流向金屬中金屬費米能級以下的空能級，從而在價帶頂附近產(chǎn)生空穴。小注入時，注入比（少數(shù)載流子電流與總電流直之比）很?。辉诖箅娏鳁l件下，注入比隨電流密度增加而增大。6-9、解:2 r oV-Vd Xd =qND211.98.85410,24-0.641.610,92.510164.2104m

6、答：勢壘的寬度約為4.2X10-3m。6-10、解：當(dāng)金屬和半導(dǎo)體接觸接觸時，如果對半導(dǎo)體的摻雜很高，將會使得勢壘區(qū)的寬度變得很薄，勢壘區(qū)近似為透明，當(dāng)隧道電流占主要地位時，其接觸電阻很小，金屬與半導(dǎo)體接觸近似為歐姆接觸。加上正、反向電壓時的能帶圖第六篇題解-半導(dǎo)體表面與MIS結(jié)構(gòu)劉諾編7-1、解：金展跚電銀蛆喙層半導(dǎo)體而因為CdQQm>1>2dodVG/。又因為CsC = dQmdVGVg =VsVodQmdQmdVs dVodVsdVodQm dQm111CoCs所以1114CCoCs7-3、解：(1)表面積累：當(dāng)金屬表面所加的電壓使得半導(dǎo)體表面出現(xiàn)多子積累時，這就是表面積累，

7、其能帶圖和電荷分布如圖所示:(2)表面耗盡：當(dāng)金屬表面所加的電壓使得半導(dǎo)體表面載流子濃度幾乎為零時，這就是表面耗盡，其能帶圖和電荷分布如圖所示：口(3)當(dāng)金屬表面所加的電壓使得半導(dǎo)體表面的少子濃度比多子濃度多時，這就是表面反型，其能帶圖和電荷分布如圖所示：7-3、解：理想MIS結(jié)構(gòu)的高頻、低頻電容-電壓特性曲線如圖所示;其中AB段對應(yīng)表面積累，C到D段為表面耗盡，GH和EF對應(yīng)表面反型。7-4、解：使半導(dǎo)體表面達到強反型時加在金屬電極上的柵電壓就是開啟電壓。Vt=V。2VBQsCo2Vb這時半導(dǎo)體的表面勢Vs=2Vb''Qs+曲Na1=-|In1coqIniJ.7-5、答：當(dāng)M

8、IS結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體能帶平直時，在金屬表面上所加的電壓就叫平帶電容。平帶電壓是度量實際MIS結(jié)構(gòu)與理想MIS結(jié)構(gòu)之間的偏離程度的物理量,據(jù)此可以獲得材料功函數(shù)、界面電荷及分布等材料特性參數(shù)。7-6、解：影響MIS結(jié)構(gòu)平帶電壓的因素分為兩種：(1)金屬與半導(dǎo)體功函數(shù)差。例如，當(dāng)WW時，將導(dǎo)致C-V特性向負(fù)柵壓方向移動。如圖VfB1 - -V msWm -Ws恢復(fù)平帶在金屬上所加的電壓就是(2)界面電荷。假設(shè)在SiO2中距離金屬-SiO2界面x處有一層正電荷，將導(dǎo)致C-V特性向負(fù)柵壓方向移動。如圖V FB2Cojdo x p(x )0 dodx恢復(fù)平帶在金屬上所加的電壓就是平帶電壓在實際半導(dǎo)體中，這兩

9、種因素都同時存在時，所以實際MIS結(jié)構(gòu)的平帶電壓為Wb=Wbi*%B2i'Wm一Ws1戶xp(x)=I.十IdxIqJICo0do第五篇習(xí)題非平衡載流子劉諾編5-1、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？5-2、漂移運動和擴散運動有什么不同？5-3、漂移運動與擴散運動之間有什么聯(lián)系？非簡并半導(dǎo)體的遷移率與擴散系數(shù)之間有什么聯(lián)系？5-4、平均自由程與擴散長度有何不同？平均自由時間與非平衡載流子的壽命又有何不同？t5-5、證明非平衡載流子的壽命滿足Ap（t）=ip0e"",并說明式中各項的物理意義。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

10、效應(yīng)與陷阱效應(yīng)有何異同？5-8、光均勻照射在6c-cm的n型Si樣品上，電子-空穴對的產(chǎn)生率為4義1021cm-3s-1,樣品壽命為8so試計算光照前后樣品的電導(dǎo)率。dEFjnn5-9、證明非簡并的非均勻半導(dǎo)體中的電子電流形式為dxo5-10、假設(shè)Si中空穴濃度是線性分布，在4pm內(nèi)的濃度差為2X1016cm-3,試計算空穴的擴散電流密度。5-11、試證明在小信號條件下，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)體處于非平衡態(tài)時，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

11、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)合處于動態(tài)平衡狀態(tài),躍遷引起的產(chǎn)生、復(fù)合不會產(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)會在宏觀現(xiàn)象中體現(xiàn)出來。5-2、解：漂移運動是載流子在外電場的作用下發(fā)生的定向運動，而擴散運動是由于濃度分布不均勻?qū)е螺d流子從濃度高的地方向濃度底的方向的定向運動。前者的推動力是外電場，后者的推動力則是載流子的分布引起的。5-3、解：漂移運動與擴散運動之間通過遷移率與擴散系數(shù)相聯(lián)系。而非簡并半導(dǎo)體的遷移率與擴散系數(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_qD-koT5-4、答：平均自由程是在連續(xù)兩次散射之間載流子自由運動的平均路程。而擴散

12、長度則是非平衡載流子深入樣品的平均距離。它們的不同之處在于平均自由程由散射決定，而擴散長度由擴散系數(shù)和材料的壽命來決定。平均自由時間是載流子連續(xù)兩次散射平均所需的自由時間，非平衡載流子的壽命是指非平衡載流子的平均生存時間。前者與散射有關(guān)，散射越弱，平均自由時間越長；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：單位時間內(nèi)非平衡載流子的減少數(shù)=一些幽1dt而在單位時間內(nèi)復(fù)合的非平衡載流子數(shù)=包p如果在t=0時刻撤除光照則在單位時間內(nèi)減少的非平衡載流子數(shù) 即=在單位時間內(nèi)復(fù)合的非平衡載流子數(shù),dIpt1dt在小注入條件下，p為常數(shù)，解方程(1),得到tPt=P0e">2

13、式中，Api(0)為t=0時刻的非平衡載流子濃度。此式表達了非平衡載流子隨時間呈指數(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E內(nèi)穩(wěn)態(tài)時，半導(dǎo)體內(nèi)部是電中性的，Jn=0-Dnq”>1對于非簡并半導(dǎo)體qv x所以n x = Nc ek 0T=n 0 e k0TEcx=EcO-qVx>2Ecx-dnxqdVxdxk0Tdxdn xndxDnEx n(x )=.-匕 V dV(x)drnx =n dV xDn dxnqDnkoT這就是非簡并半導(dǎo)體滿足的愛因斯坦關(guān)系0得證5-7、答：間接復(fù)合效應(yīng)是指非平衡載流子通過位于禁帶中特別是位于禁帶中央的雜質(zhì)或

14、缺陷能級Et而逐漸消失的效應(yīng)，Et的存在可能大大促進載流子的復(fù)合；陷阱效應(yīng)是指非平衡載流子落入位于禁帶中的雜質(zhì)或缺陷能級Et中，使在Et上的電子或空穴的填充情況比熱平衡時有較大的變化，從引起AnwAp,這種效應(yīng)對瞬態(tài)過程的影響很重要。止匕外，最有效的復(fù)合中心在禁帶中央，而最有效的陷阱能級在費米能級附近。一般來說，所有的雜質(zhì)或缺陷能級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11二0=，=1.16711cm：06光照后Ap=Gr=(4X1021)(8X10-6)=3.2X1017cm-3則-0-二0pqp=1.1673.210161.610,9490=

15、3.51，cm答：光照前后樣品的電導(dǎo)率分別為1.167Q-1cm1和3.51Q-1cm1。5-9、證明：對于非簡并的非均勻半導(dǎo)體,dn由于則Lj卜+j&=時正+0限_Ec(0)-qVxJ-EFnn=Ncek0TcdndVq ndEFndxdx同時利用非簡并半導(dǎo)體的愛因斯坦關(guān)系，所以_ dnj 二 nqJnE qDn dxkoTdV dEnq n（-dV）dxk°T、 q （匕）qq -nk°Tdx=nndEFndx得證。5-10、解:（jp）擴一qDpdpvjx=-qJ kc! dp n q dx三一；1.6 10一190.0550.026 1.602 10一19n

16、 2M1016M1081.6 10一194 10"一7.15105A/m2答：空穴的擴散電流密度為7.15X10-5A/m2o5-11、證明：在小信號條件下，本征半導(dǎo)體的非平衡載流子的壽命T忠=rn0P02rnin。P0-2n0P0=25所以2rni本征半導(dǎo)體的非平衡載流子的壽命最長。得證。第四篇習(xí)題半導(dǎo)體的導(dǎo)電性劉諾編4-1、對于重?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不同？試加以定性分析。4-2、何謂遷移率？影響遷移率的主要因素有哪些？4-3、試定性分析Si的電阻率與溫度的變化關(guān)系。4-4、證明當(dāng)產(chǎn)物且電子濃度n0=nTNn/%,空穴濃度p0=nTNp/Nn

17、時半導(dǎo)體的電導(dǎo)率有最小值，并推導(dǎo)*min的表達式。4-5、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：對于重?fù)诫s半導(dǎo)體，在低溫時，雜質(zhì)散射起主體作用，而晶格振動散射與一般摻雜半導(dǎo)體的相比較，影響并不大，所以這時侯隨著溫度的升高，重?fù)诫s半導(dǎo)體的遷移率反而增加；溫度繼續(xù)增加后，晶格振動散射起主導(dǎo)作用，導(dǎo)致遷移率下降。對一般摻雜半導(dǎo)體，由于雜質(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散射，所以溫度越高，遷移率越低。4-2、解：遷移

18、率是單位電場強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)系可以分為三個階段：(1)溫度很低時，電阻率隨溫度升高而降低。因為這時本征激發(fā)極弱，可以忽略；載流子主要來源于雜質(zhì)電離，隨著溫度升高，載流子濃度逐步增力口，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。(2)溫度進一步增加(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，同時本征激發(fā)尚不明顯，故載流子濃度基本沒有變化。對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

19、隨溫度升高而升高。(3)溫度再進一步增加，電阻率隨溫度升高而降低。這時本征激發(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，器件已經(jīng)不能正常工作了。4-4、證明:4n=o時有極值22而言=n3-qNP>0,故仃有極小值2即dn=qn-力qp=0所以n-nip/n2p*=ni力Jp有C-=:min=2nq.pn得證。4-5、解:Si 的體積 V、。12"0002.33_ _93.0 10= 51.502 cm3Nd1000 6.025 1023121.8 2.

20、881 1017 cm22.556故材料的電導(dǎo)率為二-nqn=6.57910171.60210,9520=24.04,cm答：此材料的電導(dǎo)率約為24.04Q-1cm1。第三篇習(xí)題半導(dǎo)體中載流子的統(tǒng)計分布劉諾編3-1、對于某n型半導(dǎo)體，試證明其費米能級在其本征半導(dǎo)體的費米能級之上。即EFn>EFi。3-2、試分別定性定量說明：(1)在一定的溫度下，對本征材料而言，材料的禁帶寬度越窄，載流子濃度越高；(2)對一定的材料，當(dāng)摻雜濃度一定時，溫度越高，載流子濃度越高。3-3、若兩塊Si樣品中的電子濃度分別為2.25X1010cm-3和6.8X1016cm-3,試分別求出其中的空穴的濃度和費米能級

21、的相對位置，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)電類型又將怎樣？3-4、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時此材料的載流子濃度和費米能級的相對位置。3-5、試分別計算本征Si在77K、300K和500K下的載流子濃度。3-6、Si樣品中的施主濃度為4.5X1016cm-3,試計算300K時的電子濃度和空穴濃度各為多少？3-7、某摻施主雜質(zhì)的非簡并Si樣品，試求Ef=(Ec+Ed)/2時施主的濃度。第三篇題解半導(dǎo)體中載流子的統(tǒng)計分布劉諾編3-1、證明：設(shè)

22、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口EEc-Ef(Ec-Ef即Ncexp>Ncexp<koT)kkoT)則Ef.EfFnFi即本征Ct怎w證。3-2、解：(1)在一定的溫度下，對本征材料而言，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口=NcNve2k0T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)項將因此而增加，從而使得載流子濃度因此而增加。(2)對一定的材料，當(dāng)摻雜濃度一定時，溫度越高，受激發(fā)的載流子將因此而增加。由公式Ec-Ec"二''Ec

23、-E、n0=Ncexp用口p0=NVexpkkoTJkkoT)可知，這時兩式中的指數(shù)項將因此而增加，從而導(dǎo)致載流子濃度增加。_23-3、解：由n°P。=ni得可見,210 2A _ 1.5 10 noi - 2.25 1010210 2ni _ 1.5 10 n026.8 1016= 1.0 1010 cm 33.3 103 cm-3n01處P01t本征半導(dǎo)體n02-P02>n型半導(dǎo)體Ef-Evk°T又因為p0=Nve,則Nv、一1.1黑1019、一F1=Ev+k0TIn=Ev+0.026In花Ev+0.234eVpJNnF2 =Ev +k0T In =Ev1P02

24、)假如再在其中都摻入濃度為<1.1x1019+0.026lnr=Ev+0.331eV3.3x103j2.25X1016cm-3的受主雜質(zhì)，那么將出現(xiàn)雜質(zhì)補償，第一種半導(dǎo)體補償后將變?yōu)閜型半導(dǎo)體，第二種半導(dǎo)體補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,費米能級在價帶上方0.234eV處；第一種半導(dǎo)體中的空穴的濃度為3.3x103cm-3,費米能級在價帶上方0.331eV處。摻入濃度為2.25X1016cm-3的受主雜質(zhì)后，第一種半導(dǎo)體補償后將變?yōu)閜型半導(dǎo)體，第二種半導(dǎo)體補償后將近似為本征半導(dǎo)體。3-4、解：由于雜質(zhì)基本全電離，雜質(zhì)補償之后，有效施主濃

25、度*一一173Nd=NdNa：7.2510cm則300K時,電子濃度空穴濃度費米能級n0 300K : Nd =7.25 1017cm當(dāng)n；P0 300K - n0(1.5父1010 f7.25 1017：3.11 102 cm"Ef=Evk0Tln1.0 =Ev 0.026 ln -10191 3.11 102=Ev0.3896eV*在400K時，根據(jù)電中性條件n0=p0Nd2和noPp=ni得到po =no = Nd*+J(Nd* 2+4n； _ 7.25父 1017 +J(7.25>d01722+ 4(1.0父1013 2：1.3795 108 cm-32_3 2n 1.

26、0 10p7 - 1.3795 108p7.249 1017 cm 學(xué)費米能級Nv(300K 卜Ef=Ev%T In3400K 至I<300K 1pp(1.1M1019=Ev 0.026In-177.25 10=Ev0.0819eV答：300K時此材料的電子濃度和空穴濃度分別為7.25x1017cm-3和3.11x102cm-3,費米能級在價帶上方0.3896eV處；400K時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,費米能級在價帶上方0.08196eV處。3-5、解：假設(shè)載流子的有效質(zhì)量近似不變，則3rtw由Nc(TAN/300K

27、卜I<300K)33則Nc(77K)=Nc(300K)7K-f=(2.81019)7-K-T=3.758父1018(cm，)<300K)<300K)33,、,J500KT.19500K力19，上Nc500K=Nc300KI=(2.8黑10)I=6.025><10(cm)<300K)<300KJ3NvT = Nv 300KTT力<300K)33Nv(77K)=Nv(300K17K-f=(1.1m1019)7K-f=1.4304父1018(cm*)<300K)<300K)33,、,500K石,-19J500K力、,19fNv(500K)=

28、Nv(300Kr|=(1.1父10%|=2.367父10(cm)<300K)<300K)'' 二636而Eg(T)=Eg(0hzjrry且二=4.73父104,T2所以 Eg 77K =Eg 0 -=1.21_424.73 1077277 636= 1.2061 eV所以，由: T2Eg 300K =Eg 0 -t: T2Eg 500K =Eg 0 一 .Eg-4_2_1 21 (4.73-10- N300300 636=1.1615 eV4.73 105002= 0.7437 = 1.1059 eV500 636n = NcNve2k 0Tni(77K) = ,

29、NcNveEg2k0T<ni(300K) =，NcNveEg2k；T1.2061 1.602 10 H=3.758 10181.4304 1018e 2 1.38 103 771.1615)1.602XI09 ：1.159 10/° cm與ni(500K) - ：NcNve_Eg2=2.810191.11019- J2，38 10 300 : 3.5 109 cm&1.1059 1 .602 10-9三 46025 10192.367 1019 e 2 1.38 103 500 ： 1.669 1014 cm*答：77K 109cm-3,下載流子濃度約為1.159X 1

30、0-80cm-3,300 K下載流子濃度約為 3.5X500K下載流子濃度約為1.669X 1014cm-33-6、解:在300K時，因為ND>10ni,因此雜質(zhì)全電離n0=ND=4.5X 1016cm-32 n _ ni p0 一n。(1.5父1010 24.5 1016= 5.0 103 cm工答：300K時樣品中的的電子濃度和空穴濃度分別是4.5X 1016cm-3和5.0X103cm-3。3-7、解：由于半導(dǎo)體是非簡并半導(dǎo)體，所以日電中性條件n0=Nd+Ec _EfNcebNdEDEF 1 2e k0T施主電離很弱時，等式 右邊分母中的1”可以略去,Ec_EfEd_EfNe?ND

31、k0rcee21Ef Ec Ed2則Nd=2NccNd為二倍Nc0第二篇題解半導(dǎo)體中的雜質(zhì)與缺陷能級劉諾編2-1、解：淺能級雜質(zhì)是指其雜質(zhì)電離能遠(yuǎn)小于本征半導(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，并同時向?qū)峁╇娮踊蛳騼r帶提供空穴。2-2、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IV族元素，P摻入Si中后，P的最外層電子有四個與Si的最外層四個電子配對成為共價電子

32、，而P的第五個外層電子將受到熱激發(fā)掙脫原子實的束縛進入導(dǎo)帶成為自由電子。這個過程就是施主電離。n型半導(dǎo)體的能帶圖如圖所示：其費米能級位于禁帶上方EcEf2-3、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，并同時向價帶提供空穴，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m族元素，而本征半導(dǎo)體Si為IV族元素，P摻入B中后，B的最外層三個電子與Si的最外層四個電子配對成為共價電子，而B傾向于接受一個由價帶熱激發(fā)的電子。這個過程就是受主電離。p型半導(dǎo)體的能帶圖如圖所示：其費米能級位于禁帶下方EcEf2

33、-4、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)體又分為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1.5Xl010cm-3。當(dāng)在Si中摻入1.0X1016cm3后，半導(dǎo)體中的電子濃度將變?yōu)?.0X1016cm3,而空穴濃度將近似為2.25X104cm3o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)體中既可作施主又可作受主的雜質(zhì)。如田-V族GaAs中摻IV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：深能級雜質(zhì)在半導(dǎo)體中起復(fù)合中心或陷阱的作用。淺能級