发布时间 : 星期二 文章半导体器件物理复习题更新完毕开始阅读20d47f33f605cc1755270722192e453610665b80
半导体器件物理复习题
一． 平衡半导体：
概念题：
1. 平衡半导体的特征（或称谓平衡半导体的定义）
所谓平衡半导体或处于热平衡状态的半导体，是指无外界（如电压、电场、磁场或温度梯度等）作用影响的半导体。在这种情况下，材料的所有特性均与时间和温度无关。 2. 本征半导体：
本征半导体是不含杂质和无晶格缺陷的纯净半导体。 3. 受主（杂质）原子：
形成P型半导体材料而掺入本征半导体中的杂质原子（一般为元素周期表中的Ⅲ族元素）。 4. 施主（杂质）原子：
形成N型半导体材料而掺入本征半导体中的杂质原子（一般为元素周期表中的Ⅴ族元素）。 5. 杂质补偿半导体：
半导体中同一区域既含受主杂质又含施主杂质的半导体。 6. 兼并半导体：
对N型掺杂的半导体而言，电子浓度大于导带的有效状态密度， 费米能级高于导带底（EF?Ec?0）；对P型掺杂的半导体而言，空穴浓度大于价带的有效状态密度。费米能级低于价带顶（EF?Ev?0）。
7. 有效状态密度： 在导带能量范围（
gc?E??4??2mh3*3/2nEc~?）内，对导带量子态密度函数
?E?Ec与电子玻尔兹曼分布函数乘积进行积分*n2?E?EF?fF?E??exp??kT????的（32即称谓n0?Ec?4??2mh3*3/2n??2?mkT??E?EF?）得到的N?2E?Ecexp??dE??chkT?????导带中电子的有效状态密度。 在价带能量范围（
gv?E??4??2m*p?h33/2??~Ev）内，对价带量子态密度函数
?E?E?fF?E??exp??FkT???Ev?E与空穴玻尔兹曼函数Ev的乘积进行积分（即?2?mkT???h??*p232p0????4??2mh3*3/2p??E?E?Ev?Eexp??FdE）得到?kT??的Nv?2??称谓价带空穴的有效状态密度。 8. 以导带底能量Ec为参考，导带中的平衡电子浓度：
?E?EF?n0?Ncexp??c其含义是：导带中的平衡电子浓度等于导带中?kT??的有效状态密度乘以能量为导带低能量时的玻尔兹曼分布函数。 9. 以价带顶能量Ev为参考，价带中的平衡空穴浓度：
?E?Ev?p0?Nvexp??F价带中的平衡空穴浓度等于价带中?其含义是：kT??的有效状态密度乘以能量为价带顶能量时的玻尔兹曼分布函数。 10.
导带量子态密度函数gc?E??*4??2mn?3/2h3E?Ec 11. 12.
价带量子态密度函数gv?E??4??2m*p?h33/2Ev?E *n232导带中电子的有效状态密度Nc?2??2?mkT??h??*p2 13. 14.
?2?mkT?价带中空穴的有效状态密度Nv?2???h???32？
本征费米能级EFi：
是本征半导体的费米能级；本征半导体费米能级的位置位于禁带
?m*13p中央附近，EFi??Ec?Ev??kTln??m*24?n??m*?3p；其中禁?E?kTln??midgap*????4??mn?带宽度Eg15.
?Ec?Ev。？
本征载流子浓度ni：
本征半导体内导带中电子浓度等于价带中空穴浓度的浓度
n0?p0?ni。硅半导体，在T?300K时，ni?1.5?1010cm?3。
16. 杂质完全电离状态：
当温度高于某个温度时，掺杂的所有施主杂质失去一个电子成为带正电的电离施主杂质；掺杂的所有受主杂质获得一个电子成为带负电的电离受主杂质，称谓杂质完全电离状态。 17.
束缚态：
在绝对零度时，半导体内的施主杂质与受主杂质成电中性状态称谓束缚态。束缚态时，半导体内的电子、空穴浓度非常小。 18.
本征半导体的能带特征：
本征半导体费米能级的位置位于禁带中央附近，且跟温度有关。如果电子和空穴的有效质量严格相等，那么本征半导体费米能级
的位置严格位于禁带中央。在该书的其后章节中，都假设：本征半导体费米能级的位置严格位于禁带中央。（画出本征半导体的能带图）。 19.
非本征半导体：
进行了定量的施主或受主掺杂，从而使电子浓度或空穴浓度偏离了本征载流子浓度，产生多子电子（N型）或多子空穴（P型）的半导体。 20.
本征半导体平衡时载流子浓度之间的关系：
??En0p0?ni2，ni2?NcNvexp?g?kT??Vg??NNexp??cv??Vt???Eg?3?Texp???，?kT??n0?p0?ni本征载流子浓度强烈依赖与温度。
以本征费米能级为参考描述的电子浓度和空穴浓度：
?E?EFi?n0?niexp?F??kT??E?EFi?p0?niexp??F? kT???EFi，可以得出n0?p0?nin0p0?ni2，此
从上式可以看出：如果EF时的半导体具有本征半导体的特征。上式的载流子浓度表达式既可以描述非本征半导体，又可以描述本征半导体的载流子浓度。 21.
非本征半导体平衡时载流子浓度之间的关系：
?E?EFi?p0?niexp??F ?kT???E?EFi?n0p0?ni2，n0?niexp?F??kT?22. 补偿半导体的电中性条件：
??n0?Na?p0?Nd?1? 其中：
n0是热平衡时，导带中总的电子浓度； p0是热平衡时，价带中总的空穴浓度；