半导体问题资料.doc

思考题与练****题第一章半导体中的电子状态 1 、比较说明孤立原子中的电子、自由电子、晶体中的电子的运动状态? 2 、定性比较说明导体、绝缘体、半导体导电能力差异物理机制。 3 、说明描述晶体中的电子的有效质量的物理含义,与自由电子的惯性质量有何区别,其引入有何好处? 4 、空穴的物理含义? 5 、简述半导体的导电机构,与金属比较。 6 、解释等能面,简述回旋共振测量有效质量的原理 7 、简述 Si、 Ge 的能带结构特征 8 、简述 GaAs 的能带结构特征 9 、比较 CdTe 、 HgTe 的能带结构 10、Ⅲ-Ⅴ族或Ⅱ-Ⅵ族或Ⅳ族半导体中, 那些可以形成混合晶体, 其能带结构随组分的变化而如何变化?这些混合晶体有何应用? 11 、晶格常数为 的一维晶格,当外加 10 2 V/m 、 10 7 V/m 的电场时,分别计算出电子从能带底运动到能带顶的时间 12 、设晶格常数为 a 的一维晶格,导带极小值 Ec(k )和价带极大值附近能量分别为: 第三章半导体中载流子的统计分布思考题 1 、半导体处于怎样的状态才能叫处于热平衡状态?其物理意义如何? 一单晶硅棒,在分别受太阳光照和处于暗态时,何时是处于热平衡状态? 一单晶硅棒,在两头温度分别为 40 摄氏度和 80 摄氏度时,该材料可以处于热平衡态吗? 2 、什么叫统计分布函数?费米分布和玻尔兹曼分布的函数形式有何区别?在怎样的条件下前者可以过渡为后者?为什么半导体中载流子分布可以用波尔兹曼分布描述? 3 、说明费米能级 E F 的物理意义。根据 E F 位置如何计算半导体中电子和空穴浓度?如何理解费米能级 E F 是掺杂类型和掺杂程度的标志? 4、在半导体计算中, 经常应用 E-E F >>k 0T 这个条件把电子从费米统计过渡到玻尔兹曼统计, 试说明这种过渡的物理意义? 5 、写出半导体的电中性方程,此方程在半导体中有何重要意义? 6、若n- Si 中掺入受主杂质,E F 升高还是降低?若温度升高到本征激发起作用时,E F 在什么位置?为什么? 7 、如何理解分布函数与状态密度的乘积再对能量积分即可求得电子浓度? 8 、为什么硅半导体器件比锗半导体器件的工作温度高? 9、说明载流子浓度乘积:n 0p 0 =n i 2 的物理意义。为什么杂质含量愈高, 多子浓度愈大, 而少子浓度愈小?当半导体中掺入的杂质类型和杂质含量改变时,乘积 n 0p 0 是否改变?当温度改变时,情况又如何?受光照或电场作用的半导体,情况又如何? 10 、对只含施主杂质的 n 型半导体,在室温时能否认为载流子浓度为 n 0 =N D +n i,p 0 =n i ?为什么? 11 、有 n 型半导体,如果( 1 )不掺入受主;(2 )掺入少量受主( N A <<N D) ,那么当温度趋于 0K 时,两种情况下的费米能级的极限位置是否重合? 12 、当温度一定时,杂质半导体的费米能级主要由什么因素决定?试把强 N 、弱 N 型半导体与强 P 、弱 P 型半导体的费米能级与本征半导体的费米能级比较。 13 、不同掺杂浓度(同一杂质)的 n 型半导体,其电子浓度和温度的关系曲线如图所示,在左方曲线彼此重合,在右方超过某一温度 T 后两条曲线平行?试说明理由。这两部分曲线的斜率表示什么? 14 有一 n 型半导体, 掺入三种不同浓度的施主杂质后, 得到的 E F -T 关系曲线如图 3-2 所示。试问曲线 1、2、3 中那条对应较高的施主浓度,那条对应较低的施主浓度? 15、某含有一些施主的 p 型半导体在极低温度下(即T→0时) 电子在各种能级上的分布情况如何?定性说明随温度升高分布将如何改变? 16、什么叫载流子的简并化?试说明其产生的原因。有一重掺杂半导体, 当温度升高到某一值时,导带中电子开始进入简并。当温度继续升高时简并能否解除? 17 、有四块含有不同施主浓度的 Ge 样品。在室温下分别为: (1) 高电导 n-Ge ;(2) 低电导 n-G ;(3) 高电导 p-Ge ;(4) 低电导 p-Ge ; 高低比较四块样品 EF 的。分别说明它们达到全部杂质电离与本征导电温度的高低? 18 、室温下某 n型 Si 单晶掺入的施主浓度 N D 大于另一块 n型 Ge 掺入的施主浓度 N D1 。问那一块材料的平衡少子浓度较大?为什么? 19 、半导体中掺入大量的施主杂质,可能会出现什么效应? 20 、比较并区别如下概念: (1)k 空间状态密度、能量状态密度与有效状态密度(2 )简并半导体和非简并半导体 21 、就本征激发而言,导带中平衡的电子浓度一定正比于 exp(-Eg/2k 0 T) 吗?为什么? 22、定性讨论如下掺杂硅单晶费米能级位置相对于纯单晶硅材料的改变, 及随温度变化时如何改变: