一、名詞解釋〔5題每題420分〕這樣的復(fù)合過程稱為直接復(fù)合。量一樣。3．簡并半導(dǎo)體：半導(dǎo)體中電子分布不符合波爾茲總分值布的半導(dǎo)體稱為簡并半導(dǎo)體。高于熱平衡時(shí)濃度的電子和空穴，超過熱平衡濃度的電子△n=n-n0和空穴△p=p-p0稱為過剩載流子。有效質(zhì)量、縱向有效質(zhì)量與橫向有效質(zhì)量答：有效質(zhì)量：由于半導(dǎo)體中載流子既受到外場力作用，又受到半導(dǎo)體內(nèi)部周運(yùn)動(dòng)規(guī)律。等電子復(fù)合中心III-V族化合物半導(dǎo)體中摻入確定量與主原子等價(jià)的某、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輻射復(fù)合，非平衡載流子的壽命與〔D〕A.平衡載流子濃度成正比 B.非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3個(gè)硅樣品，其摻雜狀況分別是：甲．含鋁1×10-15cm-3 硼和磷各1×10-17cm-3 室溫下，這些樣品的電子遷移率由高到低的挨次是〔C〕甲乙丙 B.甲丙乙 C.乙甲丙 D.丙甲乙有效復(fù)合中心的能級必靠近A)禁帶中部 B.導(dǎo)帶 C.價(jià)帶 費(fèi)米能級命正比于〔C〕A.1/n0 B.1/△n C.1/p0 5．半導(dǎo)體中載流子的集中系數(shù)打算于其中的(A)散射機(jī)構(gòu) B.復(fù)合機(jī)構(gòu)C.雜質(zhì)濃變梯度 D.外表復(fù)合速度高溫器件的是〔D〕A.Si B.Ge C.GaAs D.GaN三、簡答題〔20分〕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(yùn)動(dòng)狀況寫結(jié)具有單向?qū)щ娦裕?〔10分〕解：在p-nVF,VF根本全落在勢壘區(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(qiáng)度減弱，勢壘高度由平衡時(shí)的qVD

-VF

p x n 過剩電子在區(qū)邊界的結(jié)累，使－p x n Tp 0pLnn0p-xTpn(-xTp)，nnTnp(xTLp后，p0n。VR在勢壘區(qū)產(chǎn)生的電場與內(nèi)建電場方向全都，因而勢壘區(qū)的電場qVDq(VD+VR).勢壘集中運(yùn)動(dòng)。這時(shí)，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n壓下的空穴集中電流和電子集中電流?！?分〕

jexpqV 〔2分〕 1 BD s kT B向偏壓時(shí)，反向集中電流與V無關(guān)，它正比于少子濃度，數(shù)值是很小的，因此可以認(rèn)為是單向?qū)щ姟?〔2分〕在一維狀況下，描寫非平衡態(tài)半導(dǎo)體中載流子〔空穴〕運(yùn)動(dòng)規(guī)律的連續(xù)方程pD

2p

E

pEpg

，請說明上述等式兩邊各個(gè)單項(xiàng)t

x2 p

p x ppx〔10pxp――x處，t〔2分〕t2pDpx2

――由于集中，單位時(shí)間、單位體積中空穴的積存數(shù)2 分〕pxE pxp

Ep x

―〔2分〕

――〔2分〕pg ――〔2分〕p四、計(jì)算題〔5945分〕該能級的概率。

f(E)

1F1e(EEF

0

E－EF3k0T時(shí)，f＝0.047BfB

(E)e

EEFkTo

T時(shí)，f＝0.050上述結(jié)果顯示在費(fèi)米能級四周費(fèi)米分布和玻耳茲曼分布有確定的差距。ca的一維晶格，導(dǎo)帶微小值四周能量E〔k〕和價(jià)帶極大值四周cvE〔k〕分別為：vh2k2 h2(kk)2

h2k2 3h2k2E(k) ＋ 1 和E(k) 1－ ；C 3m m0 0

v 6m m0 0m0為電子慣性質(zhì)量，k1＝1/(2a)；a＝0.314nm。試求：①禁帶寬度；②導(dǎo)帶底電子有效質(zhì)量；EgdEc(k) 2h2k

2h2(kk)依據(jù) ＝ dk 3m03

m 1 ＝0；可求出對應(yīng)導(dǎo)帶能量微小值Emin的k0值：kmin＝4k1，

＝E(K)|k=k

= h k2；4mmin C

min 10max由題中EV式可看出，對應(yīng)價(jià)帶能量極大值Emax的k值為：k ＝0；maxhk26m216m0h2k2 h22∴Eg＝Emin－Emax＝121 ＝2m 48ma0 0＝ (6.621027)2489.11028(3.14108)21.61011

＝0.64eV3mn3d2E

2h22h28h2

＝h2

/d2E

C mdk2

3m m 3m0 0 0

n dk2 8 0m’d2EVdk2

6h2m0

，∴m”n

h2

d2E/ dk2

1m6 03、Si原子加到GaAs材料中，取代Ga原子成為施主雜質(zhì)或取代As原子成為受主雜質(zhì)。假定Si原子濃度為1011cm35%As原子，95%Ga原米能級位置；③導(dǎo)電類型及電阻率?！瞡=1.6×106cm-3μ=8000cm2/VS,i nμp=400cm2/VS〕1AsSiNA

10115%5109/cm3GaSiND

101195%9.51010/cm3〔2〕施主雜質(zhì)和受主雜質(zhì)全部電離，NDn2 (1.6106)2

N所以nA

N ND

9.01010/cm3p i0 n0

28/cm39.01010由于n0

nei

EEF iKTBn

9.01010E EF i

KTln B ni

0.026eVln 0.284eV1.6106所以費(fèi)米能級在在禁帶中線上0.284eV處〔3〕N N n型半導(dǎo)體D A 1 1

8170cmqunn0

1.6101985009.01010Ge47cm。試求：本征載流子的濃度，假設(shè)摻入銻雜質(zhì)使每106個(gè)鍺原子中有一個(gè)雜質(zhì)原子；計(jì)算室溫下電子濃度和空穴濃度。設(shè)雜質(zhì)全部電離，鍺原子的濃度為4.4122cm；〔設(shè)un〕

3600cm2/Vs，up

解1〕本征半導(dǎo)體的表達(dá)式為：1nqu u) 1in q(1in

u)p

471.60210193600170012.5113

cm3施主雜質(zhì)原子的濃度為N 4.41022 1064.41016cm3D 由于雜質(zhì)全部電離，故n N0 D

4.41016

cm3i所以p n2i

2.5113

1.421010 10 n 0

cm3其電阻率為n

1nqui

4.41161.60210190

cmD4pGe0.4nGep-n結(jié)，計(jì)算在室溫〔300K〕時(shí)內(nèi)建電勢VDx。在上述電阻率下，p區(qū)D的空穴遷移率p

1650cm2/V.S, n區(qū)的電子遷移率n

3000cm2/V.S，Ge的本征載流子濃度n 2.51013/cm3，真空介電常數(shù) 8.851012F/m, 16.i 0 s〔10分〕1 1

1nq

n

4.341015cm3〔2分〕n n

qn n

0.41.610193600 1pqp p

p

qp

9.191014cm3 〔2分〕1 41.6101917001 V KT

lnnp

1.381023300ln4.3410159.191014

〔3分〕D q i

1.61019

2.5