1、一、选择填空1. 非平衡载流子寿命公式 tept02. 本征载流子浓度公式 83pex)(exp2 kTENkTENn gvcvcvci )(exp0kTENnFicci 为本征半导体中电子浓度， 为禁带宽度i g3. 本征半导体概念把晶体中不含有杂质原子的材料定义为本征半导体。 （纯净的单晶半导体称为本征89p半导体 ）87p4. 半导体功函数概念：功函数是指真空电子能级 E0 与半导体的费米能级 EF 之差。5. 单位晶胞中原子占据的百分比，原子的数目6. N 型半导体，P 型半导体的概念 P87N 型半导体：由于施主杂质原子增加导带电子，但并不产生价带空穴，此时的半导体称为N 型半导体；
2、P 型半导体：受主杂质原子能在价带中产生空穴，但不在导带中产生电子，我们称这种半导体为 P 型半导体。7. 载流子的迁移率和扩散系数，爱因斯坦关系式，影响载流子的迁移率的因素，两种散射机制影响迁移率的主要因素有能带结构（载流子有效质量） 、温度和各种散射机构。两种散射:晶格散射（声子散射）和电离杂质能散射。8. PN 结击穿的类型，机制：P186 雪崩击穿 齐纳击穿9.金属、半导体、绝缘体的本质区别，半导体的几种类型绝缘体的电阻率非常大，而与之对应的电阻率则非常小，其本质是没有用来形成漂移电流的粒子，绝缘体的带隙能量 Eg 通常为 3.56eV.半导体的电阻率是可调的，它可以变化几个数量级，其
3、带隙能量大约为 1eV.金属具有非常底的电阻率，金属材料表现出很高的电导率（能带图 P60）二、名词解释和简答题1. 空间电荷区：冶金结两侧由于 n 区内施主电离和 p 区内受主电离而形成的带净正电与负电的区域。 193p存储时间：当 pn 结二极管由正偏变为反偏时，空间电荷区边缘的过剩少子浓度由稳态值变成零所用的时间。 231费米能级：用简单的话说，该能量在 T=0K 时高于所有被电子填充的状态的能量，而低于所有空状态能量。 72p准费米能级：在非平衡状态下，由于导带和价带在总体上处于非平衡，因此就不能用统一的费米能级来描述导带中的电子和价带中的空穴按能量的分布问题。但由于导带中的电子和价带
4、中的空穴按能量在各自的能带中处于准平衡分布，可以有各自的费米能级称为准费米能级。肖特基接触：金属和半导体材料相接触的时候，在界面处半导体的能带弯曲，形成肖特基势垒。势垒的存在才导致了大的界面电阻。欧姆接触:金属与半导体接触时，其接触面的电阻值远小于半导体本身的电阻，使得组件操作时，大部分电压降位于活动区，而不是接触面。 （金属半导体接触电阻很低，且在结两边都能形成电流的接触。 ）261p本征半导体：把晶体中不含有杂质原子的材料定义为本征半导体。 （纯净的单晶半89p导体称为本征半导体 ）87非本征半导体：进行了定量施主或受主掺杂，从而使电子浓度或空穴浓度偏离本征载流子产生多数载流子电子（n 型
5、）或多数载流子空穴（ p 型）的半导体。 （将掺入了定量107p的特定杂质原子，从而将热平衡状态电子和空穴浓度不同于本征载流子浓度的材料定义为非本征半导体。 ）89p简并半导体：电子或空穴的浓度大于有效状态密度，费米能级位于导带中（n 型）或价带中（p 型）的半导体。 107非简并半导体：向半导体中加入杂质原子时，假设杂质会在 n 型半导体中引入分立的，无相互作用的施主能级，而在 p 型半导体中引入分立的，无相互作用的受主能级。此类半导体就称为非简并半导体。直接带隙半导体：导带边和价带边处于 k 空间相同点的半导体通常被称为直接带隙半导体。间接带隙半导体:导带边和价带边处于 k 空间不同点的半
6、导体通常被称为间接带隙半导体。电子有效质量：该参数将晶体导带中电子的加速度与外加的作用力联系起来，它包含了晶体中的内力。 72p雪崩击穿：由空间电荷区内电子和/或空穴与原子电子碰撞而产生电子-空穴对时，创建较大反偏 pn 结电流的过程。 193单边突变结:冶金结一侧的掺杂浓度远大于另一侧的掺杂浓度的 pn 结。 193p双极输运：具有相同扩散系数、迁移率和寿命的过剩电子和空穴的扩散、迁移与复合的过程。 165p2.什么是单边突变结？为什么 pn 结低掺杂一侧的空间电荷区较宽？单边突变结：冶金结一侧的掺杂浓度远大于另一侧的掺杂浓度的 pn 结。因为在耗尽层近似下可认为 p-n 结中的空间电荷就是
7、电离杂质中心的电荷，则当掺杂浓度较高时，所需要的耗尽层厚度就较窄，其中的电荷就足以产生平衡扩散作用的内建电场。相反，掺杂浓度较低时，就需要较宽的耗尽层。但是耗尽层厚度与掺杂浓度之间并非简单的反比关系（对于突变结，是平方根的反比关系；对于线性缓变结，是立方根的反比关系）3.为什么随着掺杂浓度的增大，击穿电压反而下降？P188齐纳击穿通常发生在掺杂浓度很高的 PN 结内。由于掺杂浓度很高，PN 结很窄，这样即使施加较小的反向电压，结层中的电场却很强。在强电场作用下，会强行促使 PN 结内原子的价电子从共价键中拉出来，形成“电子一空穴对“ ，从而产生大量的 载流子。它们在反向电压的作用下，形成很大的
8、反向电流，出现了击穿。显然，齐纳击穿的物理本质是场致电离。4.对于重掺杂半导体和一般掺杂半导体，为何前者的迁移率随温度的变化趋势不同？试加以定性分析。解：对于重掺杂半导体，在低温时，杂质散射起主体作用，而晶格振动散射与一般掺杂半导体的相比较，影响并不大,所以这时侯随着温度的升高，重掺杂半导体的迁移率反而增加；温度继续增加后，晶格振动散射起主导作用，导致迁移率下降。对一般掺杂半导体，由于杂质浓度较低，电离杂质散射基本可以忽略，起主要作用的是晶格振动散射，所以温度越高，迁移率越低。5. 漂移运动和扩散运动有什么不同？对于非简并半导体而言，迁移率和扩散系数之间满足什么关系？解：漂移运动是载流子在外电
9、场的作用下发生的定向运动，而扩散运动是由于浓度分布不均匀导致载流子从浓度高的地方向浓度底的方向的定向运动。前者的推动力是外电场，后者的推动力则是载流子的分布引起的。漂移运动与扩散运动之间通过迁移率与扩散系数相联系。而非简并半导体的迁移率与扩散系数则通过爱因斯坦关系相联系，二者的比值与温度成反比关系。即 TkqD06. 什么叫统计分布函数？并说明麦克斯韦-玻尔兹曼、玻色 -爱因斯坦、费米狄拉克分布函数的区别？第一种分布定律是麦克斯韦-玻尔兹曼分布函数。这种分布认为粒子是可以被一一区别开的，而且对每个能态所能容纳的粒子数没有限制。第二种分布定律是玻色-爱因斯坦分布函数。这种分布中的粒子是不可区分的
10、，但每个能态所能容纳的粒子数任然没有限制。第三种分布定律是费米狄拉克分布函数。这种分布中的粒子也是不可分辨，而且每个量子态只允许一个粒子。7.画出肖特基二极管和 pn 结二极管的正偏特性曲线；并说明它们之间的差别 P249肖特基二极管和 pn 结二极管有两点重要的区别：第一个是反向饱和电流密度的数量级，第二个是开关特性。肖特基二极管和 pn 结二极管的反向饱和电流密度公式形式有很大区别，两种器件的电流输运机构是不同的。pn 结中的电流是由少数载流子的扩散运动决定的，而肖特基二极管中的电流是由多数载流子通过热电子发射跃过内建电势差而形成的，pn 结二极管的反向饱和电流比肖特基二极管的反向饱和电流
11、小 23 个数量级。肖特基二极管的有效开启电压低于 pn结 pn 结二极管的有效开启电压。8. 空间电荷区是怎样形成的。画出零偏与反偏状态下 pn 结的能带图。P176 P181当 P 型半导体和 N 型半导体结合在一起时，由于交界面处存在 载流子浓度的差异 ，这样电子和空穴都要 从浓度高的地方向浓度低的地方扩散 。但是，电子和空穴都是带电的，它们扩散的结果就使 P 区和 N 区中原来的电中性条件破坏了。P 区一侧因失去空穴而留下不能移动的负离子，N 区一侧因失去电子而留下不能移动的正离子。这些不能移动的带电粒子通常称为 空间电荷 ，它们集中在 P 区和 N 区交界面附近，形成了一个很薄的空间
12、电荷区，这就是我们所说的 PN 结 。9. 什么叫本征激发？温度越高，本征激发的载流子越多，为什么？试定性说明之。解：在一定温度下，价带电子获得足够的能量（E g）被激发到导带成为导电电子的过程就是本征激发。其结果是在半导体中出现成对的电子-空穴对。如果温度升高，则禁带宽度变窄，跃迁所需的能量变小，将会有更多的电子被激发到导带中10. 什么叫浅能级杂质？它们电离后有何特点？浅能级杂质就是指在半导体中、其价电子受到束缚较弱的那些杂质原子，往往就是能够提供载流子电子或空穴的施主、受主杂质；它们在半导体中形成的施主能级接近导带，受主能级接近价带，因此称其为浅能级杂质。浅能级杂质是指其杂质电离能远小于
13、本征半导体的禁带宽度的杂质。它们电离后将成为带正电（电离施主）或带负电（电离受主）的离子，并同时向导带提供电子或向价带提供空穴。11. 何谓杂质补偿？杂质补偿的意义何在？解：当半导体中既有施主又有受主时，施主和受主将先互相抵消，剩余的杂质最后电离，这就是杂质补偿。利用杂质补偿效应，可以根据需要改变半导体中某个区域的导电类型，制造各种器件。12. 何谓非平衡载流子？非平衡状态与平衡状态的差异何在？解：导体处于非平衡态时，附加的产生率使载流子浓度超过热平衡载流子浓度，额外产生的这部分载流子就是非平衡载流子。通常所指的非平衡载流子是指非平衡少子。热平衡状态下半导体的载流子浓度是一定的，产生与复合处于动态平衡状态，跃迁引起的产生、复合不会产生宏观效应。在非平衡状态下，额外的产生、复合效应会在宏观现象中体现出来13. 什么是声子? 它对半导体材料的电导起什么作用?声子是晶体中晶体结构集体激发的准粒子，化学势为零，服从玻色-爱因斯坦统计，是一种玻色子。电子在半导体中传输时若发生晶格振动散射，则会发出或者吸收声子，使电子动量发生改变， 从而影响到电导率
