1、精品感謝下載載一、名詞解釋（本大題共5題每題4分，共20分）1. 受主能級：通過受主摻雜在半導體的禁帶中形成缺陷能級。正常情況下，此能級為空穴所占據(jù)，這個被受主雜質(zhì)束縛的空穴的能量狀態(tài)稱為受主能級。2. 直接復合：導帶中的電子越過禁帶直接躍遷到價帶，與價帶中的空穴復合，這樣的復合過程稱為直接復合。3. 空穴：當滿帶頂附近產(chǎn)生Po個空態(tài)時，其余大量電子在外電場作用下所產(chǎn)生的電流，可等效為P0個具有正電荷q和正有效質(zhì)量mp,速度為v（k）的準經(jīng)典粒子所產(chǎn)生的電流，這樣的準經(jīng)典粒子稱為空穴。4. 過剩載流子：在光注入、電注入、高能輻射注入等條件下，半導體材料中會產(chǎn)生高于熱平衡時濃度的電子和空穴，超過

2、熱平衡濃度的電子n=n-n0和空穴p=p-p0稱為過剩載流子。5. 費米能級、化學勢答：費米能級與化學勢：費米能級表示等系統(tǒng)處于熱平衡狀態(tài)，也不對外做功的情況下，系統(tǒng)中增加一個電子所引起系統(tǒng)自由能的變化，等于系統(tǒng)的化學勢。處于熱平衡的系統(tǒng)有統(tǒng)一的化學勢。這時的化學勢等于系統(tǒng)的費米能級。費米能級和溫度、材料的導電類型雜質(zhì)含量、能級零點選取有關。費米能級標志了電子填充能級水平。費米能級位置越高，說明較多的能量較高的量子態(tài)上有電子。隨之溫度升高，電子占據(jù)能量小于費米能級的量子態(tài)的幾率下降，而電子占據(jù)能量大于費米能級的量子態(tài)的幾率增大。二、選擇題（本大題共5題每題3分，共15分）1 對于大注入下的直接

3、輻射復合，非平衡載流子的壽命與（D）B. 非平衡載流子濃度成正比A.平衡載流子濃度成正比C.平衡載流子濃度成反比D.非平衡載流子濃度成反比2 .有3個硅樣品，其摻雜情況分別是：含鋁1X0-15cm-3乙.含硼和磷各1X10-17cm-3內(nèi).含錢1X10-17cm-3室溫下，這些樣品的電阻率由高到低的順序是（C）甲乙丙B.甲丙乙C.乙甲丙D.丙甲乙3 .有效復合中心的能級必靠近（A）禁帶中部B.導帶C.價帶D.費米能級4 .當一種n型半導體的少子壽命由直接輻射復合決定時，其小注入下的少子壽命正比于（C）A.1/n0B.1/AnC.1/p0D.1/Ap5 .以下4種半導體中最適合于制作高溫器件的是

4、（D）A.SiB.GeC.GaAsD.GaN三、填空：（每空2分，共20分）1）半導體的晶格結(jié)構(gòu)式多種多樣的，常見的Ge和Si材料，其原子均通過共價鍵四面體相互結(jié)合，屬于金剛石結(jié)構(gòu);與Ge和Si品格結(jié)構(gòu)類似，兩種不同元素形成的化合物半導體通過共價鍵四面體還可以形成閃鋅礦和纖鋅礦等兩種品格結(jié)構(gòu)。2）如果電子從價帶頂躍遷到導帶底時波矢k不發(fā)生變化，則具有這種能帶結(jié)構(gòu)的半導體稱為直接禁帶半導體，否則稱為間接禁帶半導體，那么按這種原則分類，GaAs屬于直接禁帶半導體。3）半導體載流子在輸運過程中，會受到各種散射機構(gòu)的散射，主要散射機構(gòu)有晶格振動散射、電離雜質(zhì)散射、中性雜質(zhì)散射、位錯散射、載流子間的散射

5、和等價能谷間散射。4）半導體中的載流子復合可以有很多途徑，主要有兩大類：帶間電子-空穴直接復合和通過禁帶內(nèi)的復合中心進行復合。5）反向偏置pn結(jié)，當電壓升高到某值時，反向電流急劇增加，這種現(xiàn)象稱為pn結(jié)擊穿，主要的擊穿機理有兩種：雪崩擊穿和隧道擊穿。三、簡答題（15分）1）當電子和空穴的濃度是空間和時間的函數(shù)時，它們隨時間的變化率將由載流子的擴散、漂移及其產(chǎn)生和復合所決定，由電子數(shù)、空穴數(shù)的守恒原則，試寫出載流子隨時間的凈變化率（-p t）和（個），并加以說明。(6分)解：載流子隨時間的凈變化率（(p)t2Dp pp (p ) G p（每個式子2分，說明2分）n ( n) t tDn 2nn

6、(n ) G n右邊第一項為擴散項，第二項為漂移項，第三項為產(chǎn)生，第四項為復合。注意為電場，是幾何空間坐標的函數(shù)，該式為連續(xù)性方程.2）請描述小注入條件正向偏置和反向偏置下的pn結(jié)中載流子的運動情況，寫出其電流密度方程，請解釋為什么pn結(jié)具有單向?qū)щ娦?？?分）解：在p-n結(jié)兩端加正向偏壓Vf,Vf基本全落在勢壘區(qū)上，由于正向偏壓產(chǎn)生的電場與內(nèi)建電場方向相反，勢壘區(qū)的電場強度減弱，勢壘高度由平衡時的qVD下降到q（VD-VF）,耗盡區(qū)變窄，因而擴散電流大于漂移電流，產(chǎn)生正向注入。過剩電子在p區(qū)邊界的結(jié)累，使一xtp處的電子濃度由熱平衡值nop上升并向p區(qū)內(nèi)部擴散，經(jīng)過一個擴散長度Ln后，又基本

7、恢復到nop。在-XTp處電子濃度為n(-XTp),同理，空穴向n區(qū)注入時，在n區(qū)一側(cè)XTn處的空穴濃度上升到p(XTn),經(jīng)Lp后，恢復到p0no反向電壓Vr在勢壘區(qū)產(chǎn)生的電場與內(nèi)建電場方向一致，因而勢壘區(qū)的電場增強，空間電荷數(shù)量增加，勢壘區(qū)變寬，勢壘高度由qVD增高到q(VD+VR).勢壘區(qū)電場增強增強，破壞了原來載流子擴散運動和漂移運動的平衡，漂移運動大于擴散運動。這時，在區(qū)邊界處的空穴被勢壘區(qū)電場逐向p區(qū)，p區(qū)邊界的電子被逐向n區(qū)。當這些少數(shù)載流子被電場驅(qū)走后，內(nèi)部少子就來補充，形成了反向偏壓下的空穴擴散電流和電子擴散電流。(5分)電流密度方程：jDjsexp-qV1(2分)keT正向

8、偏置時隨偏置電壓指數(shù)上升，反向偏壓時，反向擴散電流與V無關，它正比于少子濃度，數(shù)值是很小的，因此可以認為是單向?qū)щ姟?2分)四、計算題(共3小題，每題10分，共30分)1331.已知室溫時錯的本征載流子濃度ni2.110cm,均勻摻雜百萬分之一的硼原子后，又均勻摻入1.442X1017cm-3的神，計算摻雜錯室溫時的多子濃度和少子濃度以及Ef的位置。(10分)解：硼的濃度：Na=4.42X1016cm-3。有效施主雜質(zhì)濃度為：Nd=(14.42-4.42)1016cm-3=1017cm-3室溫時下雜質(zhì)全部電離，由于有效雜質(zhì)濃度遠大于本征載流子濃度2.4X1013cm-3,錯半導體處于飽和電離區(qū)

9、。多子濃度n0=Nd=1017cm-3少子濃度p0=ni2/n0=(2.41013)2/1017=5.76109(cm-3)費米能級：EF=Ec+k0Tln(Nd/Nc尸Ec+0.0261n1017/(1.11019)=Ec-0.122（eV）2、摻有1.1X1015cm-3硼原子和9X1014cm-3磷原子的Si樣品，試計算室溫時多數(shù)載流子和少數(shù)載流子濃度及樣品的電阻率。（10分）解：對于Si：Nd=9X1014cm-3=1.1X1015cm-3;T=300K時ni=2.4X1013cm-3.多子濃度：n0NdNa一,4210cmp°少子濃度：2n。（2.41013）2_14210

10、cm2.8812310cmnqnpqp_14_19n°qn2101.61039008.01.cm3.由電阻率為4.cm的p型Ge和0.4.cm的n型Ge半導體組成一個p-n結(jié),計算在室溫（300K）時內(nèi)建電勢Vd和勢壘寬度xdo已知在上述電阻率下,區(qū)的空穴遷移率p1650cm2/V.S,n區(qū)的電子遷移率3000cm2/V.S,Ge本征載流子濃度12.51013/cm3空介電常8.851012一F/m,16.（10分）解:nqnq0.41.6101936004.3410153cm（2分）pqpqp11.6101917009.191410cm（2分）VdKTInqnp2ni1.381023300_191.610ln4.34