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半导体物理与器件第三版(尼曼)09章答案

半导体物理与器件第三版(尼曼)09章答案
半导体物理与器件第三版(尼曼)09章答案

半导体物理试卷b答案

一、名词解释(本大题共5题每题4分,共20分) 1. 直接复合:导带中的电子越过禁带直接跃迁到价带,与价带中的空穴复合,这样的复合过程称为直接复合。 2.本征半导体:不含任何杂质的纯净半导体称为本征半导体,它的电子和空穴数量相同。 3.简并半导体:半导体中电子分布不符合波尔兹满分布的半导 体称为简并半导体。 过剩载流子:在光注入、电注入、高能辐射注入等条件下,半导体材料中会产生高于热平衡时浓度的电子和空穴,超过热平衡浓度的电子△0和空穴△0称为过剩载流子。 4. 有效质量、纵向有效质量与横向有效质量 答:有效质量:由于半导体中载流子既受到外场力作用,又受到半导体内部周期性势场作用。有效概括了半导体内部周期性势场的作用,使外场力和载流子加速度直接联系起来。在直接由实验测得的有效质量后,可以很方便的解决电子的运动规律。 5. 等电子复合中心 等电子复合中心:在 V族化合物半导体中掺入一定量与主原子等价的某种杂质原子,取代格点上的原子。由于杂质原子与主原子之间电性上的差别,中性杂质原子可以束缚电子或空穴而成为带电中心。带电中心吸引与被束缚载流子符号相反的载流子,形成一个激子束缚态。这种激子束缚态叫做等电子复合中心。二、选择题(本大题共5题每题3分,共15分)

1.对于大注入下的直接辐射复合,非平衡载流子的寿命与(D ) A. 平衡载流子浓度成正比 B. 非平衡载流子浓度成正比 C. 平衡载流子浓度成反比 D. 非平衡载流子浓度成反比 2.有3个硅样品,其掺杂情况分别是: 甲.含铝1×10-153乙.含硼和磷各1×10-173丙.含镓1×10-173 室温下,这些样品的电子迁移率由高到低的顺序是(C )甲乙丙 B. 甲丙乙 C. 乙甲丙D. 丙甲乙 3.有效复合中心的能级必靠近( A ) A.禁带中部 B.导带 C.价带 D.费米能级 4.当一种n型半导体的少子寿命由直接辐射复合决定时,其小注入下的少子寿命正比于(C ) A.10 B.1/△n C.10 D.1/△p 5.半导体中载流子的扩散系数决定于其中的( A ) A.散射机构 B. 复合机构 C.杂质浓变梯度 D.表面复合速度 6.以下4种半导体中最适合于制作高温器件的是( D )

半导体物理试卷b答案

半导体物理试卷b答案 Document serial number【NL89WT-NY98YT-NC8CB-NNUUT-NUT108】

一、名词解释(本大题共5题每题4分,共20分) 1. 直接复合:导带中的电子越过禁带直接跃迁到价带,与价带中的空穴复合,这样的复合过程称为直接复合。 2.本征半导体:不含任何杂质的纯净半导体称为本征半导体,它的电子和空穴数量相同。 3.简并半导体:半导体中电子分布不符合波尔兹满分布的半导体称为简并半导体。 过剩载流子:在光注入、电注入、高能辐射注入等条件下,半导体材料中会产生高于热平衡时浓度的电子和空穴,超过热平衡浓度的电子△n=n-n 和空穴 称为过剩载流子。 △p=p-p 4. 有效质量、纵向有效质量与横向有效质量 答:有效质量:由于半导体中载流子既受到外场力作用,又受到半导体内部周期性势场作用。有效概括了半导体内部周期性势场的作用,使外场力和载流子加速度直接联系起来。在直接由实验测得的有效质量后,可以很方便的解决电子的运动规律。 5. 等电子复合中心 等电子复合中心:在III- V族化合物半导体中掺入一定量与主原子等价的某种杂质原子,取代格点上的原子。由于杂质原子与主原子之间电性上的差别,中性杂质原子可以束缚电子或空穴而成为带电中心。带电中心吸引与被束缚载流子符号相反的载流子,形成一个激子束缚态。这种激子束缚态叫做等电子复合中心。 二、选择题(本大题共5题每题3分,共15分) 1.对于大注入下的直接辐射复合,非平衡载流子的寿命与(D ) A. 平衡载流子浓度成正比 B. 非平衡载流子浓度成正比 C. 平衡载流子浓度成反比 D. 非平衡载流子浓度成反比2.有3个硅样品,其掺杂情况分别是: 甲.含铝1×10-15cm-3乙.含硼和磷各1×10-17cm-3丙.含镓1×10-17cm-3室温下,这些样品的电子迁移率由高到低的顺序是(C ) 甲乙丙 B. 甲丙乙 C. 乙甲丙 D. 丙甲乙

西安电子科技大学2018考研大纲:半导体物理与器件物理.doc

西安电子科技大学2018考研大纲:半导体 物理与器件物 出国留学考研网为大家提供西安电子科技大学2018考研大纲:801半导体物理与器件物理基础,更多考研资讯请关注我们网站的更新! 西安电子科技大学2018考研大纲:801半导体物理与器件物理基础 “半导体物理与器件物理”(801) 一、 总体要求 “半导体物理与器件物理”(801)由半导体物理、半导体器件物理二部分组成,半导体物理占60%(90分)、器件物理占40%(60分)。 “半导体物理”要求学生熟练掌握半导体的相关基础理论,了解半导体性质以及受外界因素的影响及其变化规律。重点掌握半导体中的电子状态和带、半导体中的杂质和缺陷能级、半导体中载流子的统计分布、半导体的导电性、半导体中的非平衡载流子等相关知识、基本概念及相关理论,掌握半导体中载流子浓度计算、电阻(导)率计算以及运用连续性方程解决载流子浓度随时间或位置的变化及其分布规律等。 “器件物理”要求学生掌握MOSFET器件物理的基本理

论和基本的分析方法,使学生具备基本的器件分析、求解、应用能力。要求掌握MOS基本结构和电容电压特性;MESFET器件的基本工作原理;MOSFET器件的频率特性;MOSFET器件中的非理想效应;MOSFET器件按比例缩小理论;阈值电压的影响因素;MOSFET的击穿特性;掌握器件特性的基本分析方法。 “半导体物理与器件物理”(801)研究生入学考试是所学知识的总结性考试,考试水平应达到或超过本科专业相应的课程要求水平。 二、 各部分复习要点 ●“半导体物理”部分各章复习要点 (一)半导体中的电子状态 1.复习内容 半导体晶体结构与化学键性质,半导体中电子状态与能带,电子的运动与有效质量,空穴,回旋共振,元素半导体和典型化合物半导体的能带结构。 2.具体要求 半导体中的电子状态和能带 半导体中电子的运动和有效质量 本征半导体的导电机构

半导体物理期末试卷(含部分答案

一、填空题 1.纯净半导体Si 中掺错误!未找到引用源。族元素的杂质,当杂质电离时释放 电子 。这种杂质称 施主 杂质;相应的半导体称 N 型半导体。 2.当半导体中载流子浓度的分布不均匀时,载流子将做 扩散 运动;在半导体存在外加电压情况下,载流子将做 漂移 运动。 3.n o p o =n i 2标志着半导体处于 平衡 状态,当半导体掺入的杂质含量改变时,乘积n o p o 改变否? 不变 ;当温度变化时,n o p o 改变否? 改变 。 4.非平衡载流子通过 复合作用 而消失, 非平衡载流子的平均生存时间 叫做寿命τ,寿命τ与 复合中心 在 禁带 中的位置密切相关,对于强p 型和 强n 型材料,小注入时寿命τn 为 ,寿命τp 为 . 5. 迁移率 是反映载流子在电场作用下运动难易程度的物理量, 扩散系数 是反映有浓度梯度时载 q n n 0=μ ,称为 爱因斯坦 关系式。 6.半导体中的载流子主要受到两种散射,它们分别是电离杂质散射 和 晶格振动散射 。前者在 电离施主或电离受主形成的库伦势场 下起主要作用,后者在 温度高 下起主要作用。 7.半导体中浅能级杂质的主要作用是 影响半导体中载流子浓度和导电类型 ;深能级杂质所起的主要作用 对载流子进行复合作用 。 8、有3个硅样品,其掺杂情况分别是:甲 含铝1015cm -3 乙. 含硼和磷各1017 cm -3 丙 含镓1017 cm -3 室温下,这些样品的电阻率由高到低的顺序是 乙 甲 丙 。样品的电子迁移率由高到低的顺序是甲丙乙 。费米能级由高到低的顺序是 乙> 甲> 丙 。 9.对n 型半导体,如果以E F 和E C 的相对位置作为衡量简并化与非简并化的标准,那么 T k E E F C 02>- 为非简并条件; T k E E F C 020≤-< 为弱简并条件; 0≤-F C E E 为简并条件。 10.当P-N 结施加反向偏压增大到某一数值时,反向电流密度突然开始迅速增大的现象称为 PN 结击穿 ,其种类为: 雪崩击穿 、和 齐纳击穿(或隧道击穿) 。 11.指出下图各表示的是什么类型半导体? 12. 以长声学波为主要散射机构时,电子迁移率μn 与温度的 -3/2 次方成正比 13 半导体中载流子的扩散系数决定于其中的 载流子的浓度梯度 。 14 电子在晶体中的共有化运动指的是 电子不再完全局限在某一个原子上,而是可以从晶胞中某一点自由地运动到其他晶胞内的对应点,因而电子可以在整个晶体中运动 。 二、选择题 1根据费米分布函数,电子占据(E F +kT )能级的几率 B 。 A .等于空穴占据(E F +kT )能级的几率 B .等于空穴占据(E F -kT )能级的几率 C .大于电子占据E F 的几率 D .大于空穴占据 E F 的几率 2有效陷阱中心的位置靠近 D 。 A. 导带底 B.禁带中线 C .价带顶 D .费米能级 3对于只含一种杂质的非简并n 型半导体,费米能级E f 随温度上升而 D 。 A. 单调上升 B. 单调下降 C .经过一极小值趋近E i D .经过一极大值趋近E i 7若某半导体导带中发现电子的几率为零,则该半导体必定_D _。 A .不含施主杂质 B .不含受主杂质 C .不含任何杂质 D .处于绝对零度

最新尼尔曼第三版半导体物理与器件小结+重要术语解释+知识点+复习题

尼尔曼第三版半导体物理与器件小结+重要术语解释+知识点+复 习题

第一章固体晶体结构 (3) 小结 (3) 重要术语解释 (3) 知识点 (3) 复习题 (3) 第二章量子力学初步 (4) 小结 (4) 重要术语解释 (4) 第三章固体量子理论初步 (4) 小结 (4) 重要术语解释 (4) 知识点 (5) 复习题 (5) 第四章平衡半导体 (6) 小结 (6) 重要术语解释 (6) 知识点 (6) 复习题 (7) 第五章载流子运输现象 (7) 小结 (7) 重要术语解释 (8) 知识点 (8) 复习题 (8) 第六章半导体中的非平衡过剩载流子 (8) 小结 (8) 重要术语解释 (9) 知识点 (9) 复习题 (10) 第七章pn结 (10) 小结 (10) 重要术语解释 (10) 知识点 (11) 复习题 (11) 第八章pn结二极管 (11) 小结 (11) 重要术语解释 (12) 知识点 (12) 复习题 (13) 第九章金属半导体和半导体异质结 (13) 小结 (13) 重要术语解释 (13) 知识点 (14) 复习题 (14) 第十章双极晶体管 (14)

小结 (14) 重要术语解释 (15) 知识点 (16) 复习题 (16) 第十一章金属-氧化物-半导体场效应晶体管基础 (16) 小结 (16) 重要术语解释 (17) 知识点 (18) 复习题 (18) 第十二章金属-氧化物-半导体场效应管:概念的深入 (18) 小结 (19) 重要术语解释 (19) 知识点 (19) 复习题 (20)

第一章固体晶体结构 小结 1.硅是最普遍的半导体材料。 2.半导体和其他材料的属性很大程度上由其单晶的晶格结构决定。晶胞是晶体 中的一小块体积,用它可以重构出整个晶体。三种基本的晶胞是简立方、体心立方和面心立方。 3.硅具有金刚石晶体结构。原子都被由4个紧邻原子构成的四面体包在中间。 二元半导体具有闪锌矿结构,它与金刚石晶格基本相同。 4.引用米勒系数来描述晶面。这些晶面可以用于描述半导体材料的表面。密勒 系数也可以用来描述晶向。 5.半导体材料中存在缺陷,如空位、替位杂质和填隙杂质。少量可控的替位杂 质有益于改变半导体的特性。 6.给出了一些半导体生长技术的简单描述。体生长生成了基础半导体材料,即 衬底。外延生长可以用来控制半导体的表面特性。大多数半导体器件是在外延层上制作的。 重要术语解释 1.二元半导体:两元素化合物半导体,如GaAs。 2.共价键:共享价电子的原子间键合。 3.金刚石晶格:硅的院子晶体结构,亦即每个原子有四个紧邻原子,形成一个 四面体组态。 4.掺杂:为了有效地改变电学特性,往半导体中加入特定类型的原子的工艺。 5.元素半导体:单一元素构成的半导体,比如硅、锗。

半导体物理与器件第四版课后习题答案(供参考)

Chapter 4 4.1 ??? ? ? ?-=kT E N N n g c i exp 2υ ??? ? ??-??? ??=kT E T N N g O cO exp 3003 υ where cO N and O N υ are the values at 300 K. (b) Germanium _______________________________________ 4.2 Plot _______________________________________ 4.3 (a) ??? ? ??-=kT E N N n g c i exp 2υ ( )( )( ) 3 19 19 2 113001004.1108.2105?? ? ????=?T ()()?? ????-?3000259.012.1exp T () 3 382330010912.2105.2?? ? ???=?T ()()()()?? ????-?T 0259.030012.1exp By trial and error, 5.367?T K (b) () 252 12 2105.2105?=?=i n ( ) ()()()()?? ????-??? ???=T T 0259.030012.1exp 30010912.23 38 By trial and error, 5.417?T K _______________________________________ 4.4 At 200=T K, ()?? ? ??=3002000259.0kT 017267.0=eV At 400=T K, ()?? ? ??=3004000259.0kT 034533.0=eV ()()()() 172 22102 210025.31040.11070.7200400?=??= i i n n ? ? ????-??????-???? ??? ?? ??=017267.0exp 034533.0exp 3002003004003 3 g g E E ?? ? ???-=034533.0017267.0exp 8g g E E ()[] 9578.289139.57exp 810025.317-=?g E or ()1714.38810025.3ln 9561.2817=??? ? ???=g E or 318.1=g E eV Now ( ) 3 2 1030040010 70.7?? ? ??=?o co N N υ

半导体物理学期末复习试题及答案一

1.与绝缘体相比,半导体的价带电子激发到导带所需要的能量 ( B )。 A. 比绝缘体的大 B.比绝缘体的小 C. 和绝缘体的相同 2.受主杂质电离后向半导体提供( B ),施主杂质电离后向半 导体提供( C ),本征激发向半导体提供( A )。 A. 电子和空穴 B.空穴 C. 电子 3.对于一定的N型半导体材料,在温度一定时,减小掺杂浓度,费 米能级会( B )。 A.上移 B.下移 C.不变 4.在热平衡状态时,P型半导体中的电子浓度和空穴浓度的乘积为 常数,它和( B )有关 A.杂质浓度和温度 B.温度和禁带宽度 C.杂质浓度和禁带宽度 D.杂质类型和温度 5.MIS结构发生多子积累时,表面的导电类型与体材料的类型 ( B )。 A.相同 B.不同 C.无关 6.空穴是( B )。 A.带正电的质量为正的粒子 B.带正电的质量为正的准粒子 C.带正电的质量为负的准粒子 D.带负电的质量为负的准粒子 7.砷化稼的能带结构是( A )能隙结构。 A. 直接 B.间接 8.将Si掺杂入GaAs中,若Si取代Ga则起( A )杂质作

用,若Si 取代As 则起( B )杂质作用。 A. 施主 B. 受主 C. 陷阱 D. 复合中心 9. 在热力学温度零度时,能量比F E 小的量子态被电子占据的概率为 ( D ),当温度大于热力学温度零度时,能量比F E 小的 量子态被电子占据的概率为( A )。 A. 大于1/2 B. 小于1/2 C. 等于1/2 D. 等于1 E. 等于0 10. 如图所示的P 型半导体MIS 结构 的C-V 特性图中,AB 段代表 ( A ),CD 段代表(B )。 A. 多子积累 B. 多子耗尽 C. 少子反型 D. 平带状态 11. P 型半导体发生强反型的条件( B )。 A. ???? ??=i A S n N q T k V ln 0 B. ??? ? ??≥i A S n N q T k V ln 20 C. ???? ??=i D S n N q T k V ln 0 D. ??? ? ??≥i D S n N q T k V ln 20 12. 金属和半导体接触分为:( B )。 A. 整流的肖特基接触和整流的欧姆接触 B. 整流的肖特基接触和非整流的欧姆接触 C. 非整流的肖特基接触和整流的欧姆接触 D. 非整流的肖特基接触和非整流的欧姆接触 13. 一块半导体材料,光照在材料中会产生非平衡载流子,若光照

半导体物理与器件实验报告

课程实习报告 HUNAN UNIVERSITY 题目:半导体物理与器件 学生姓名:周强强 学生学号:20100820225 专业班级:通信二班 完成日期:2012.12.22

运行结果截图: 2.2 函数(),cos(2/)V x t x t πλω=-也是经典波动方程的解。令03x λ≤≤,请在同一坐标中 绘出x 的函数(),V x t 在不同情况下的图形。 (1)0;(2)0.25;(3)0.5;(4)0.75;(5)t t t t t ωωπωπωπωπ =====。 3.27根据式(3.79),绘制出0.2()0.2F E E eV -≤-≤范围内,不同温度条件下的费米-狄拉克概率函数:()200,()300,()400a T K b T K c T K ===。

4.3 画出a ()硅,b ()锗,c ()砷化镓在温度范围200600K T K ≤≤内的本征载流子浓度曲线 (采用对数坐标)。

4.46 已知锗的掺杂浓度为15 3a =310 cm N -?,d =0N 。画出费米能级相对于本征费米能级的位 置随温度变化 200600)K T K ≤≤(的曲线。

5.20硅中有效状态密度为 19 3/2c 2.8 10()300T N =? 193/2 1..0410() 300 T N ν=? 设迁移率为 3/2 n =1350300T μ-?? ? ?? 3/2 =480300T ρμ-?? ? ?? 设禁带宽带为g =1.12V E e ,且不随温度变化。画出200600K T K ≤≤范围内,本征电导率随绝对温度T 变化的关系曲线。

半导体物理与器件公式以及全参数

半导体物理与器件公式以及参数 KT =0.0259ev N c =2.8?1019N v =1.04?1019 SI 材料的禁带宽度为:1.12ev. 硅材料的n i =1.5?1010 Ge 材料的n i =2.4?1013 GaAs 材料的n i =1.8?106 介电弛豫时间函数:瞬间给半导体某一表面增加某种载流子,最终达到电中性的时间,ρ(t )=ρ(0)e ?(t /τd ),其中τd =?σ,最终通过证明这个时间与普通载流子的寿命时间相比十分的短暂,由此就可以证明准电中性的条件。 E F 热平衡状态下半导体的费米能级,E Fi 本征半导体的费米能级,重新定义的E Fn 是存在过剩载流子时的准费米能级。 准费米能级:半导体中存在过剩载流子,则半导体就不会处于热平衡状态,费米能级就会发生变化,定义准费米能级。 n 0+?n =n i exp (E Fn ?E Fi kT )p 0+?p =n i exp [?(E Fp ?E Fi )kT ] 用这两组公式求解问题。 通过计算可知,电子的准费米能级高于E Fi ,空穴的准费米能级低于E Fi ,对于多子来讲,由于载流子浓度变化不大,所以准费米能级基本靠近热平衡态下的费米能级,但是对于少子来讲,少子浓度发生了很大的变化,所以费米能级有相对比较大的变化,由于注入过剩载流子,所以导致各自的准费米能级都靠近各自的价带。

过剩载流子的寿命: 半导体材料:半导体材料多是单晶材料,单晶材料的电学特性不仅和化学组成相关而且还与原子排列有关系。半导体基本分为两类,元素半导体材料和化合物半导体材料。 GaAs主要用于光学器件或者是高速器件。 固体的类型:无定型(个别原子或分子尺度内有序)、单晶(许多原子或分子的尺度上有序)、多晶(整个范围内都有很好的周期性),单晶的区域成为晶粒,晶界将各个晶粒分开,并且晶界会导致半导体材料的电学特性衰退。 空间晶格:晶格是指晶体中这种原子的周期性排列,晶胞就是可以复制出整个晶体的一小部分晶体,晶胞的结构可能会有很多种。原胞就是可以通过重复排列形成晶体的最小晶胞。三维晶体中每一个等效的格点都可以采用矢量表示为r=pa?+qb?+sc?,其中矢量a?,b?,c?称为晶格常数。晶体中三种结构,简立方、体心立方、面心立方。 原子体密度=每晶胞的原子数每晶胞的体积

2009半导体物理试卷-B卷答案

………密………封………线………以………内………答………题………无………效…… 电子科技大学二零 九 至二零 一零 学年第 一 学期期 末 考试 半导体物理 课程考试题 B 卷 ( 120分钟) 考试形式: 闭卷 考试日期 2010年 元月 18日 课程成绩构成:平时 10 分, 期中 5 分, 实验 15 分, 期末 70 分 一、填空题: (共16分,每空1 分) 1. 简并半导体一般是 重 掺杂半导体,忽略。 2. 处在饱和电离区的N 型Si 半导体在温度升高后,电子迁移率会 下降/减小 ,电阻 3. 4. 随温度的增加,P 型半导体的霍尔系数的符号 由正变为负 。 5. 在半导体中同时掺入施主杂质和受主杂质,它们具有 杂质补偿 的作用,在制 造各种半导体器件时,往往利用这种作用改变半导体的导电性能。 6. ZnO 是一种宽禁带半导体,真空制备过程中通常会导致材料缺氧形成氧空位,存在 氧空位的ZnO 半导体为 N/电子 型半导体。 7. 相对Si 而言,InSb 是制作霍尔器件的较好材料,是因为其电子迁移率较 高/ 8. 掺金工艺通常用于制造高频器件。金掺入半导体Si 中是一种 深能级 9. 有效质量 概括了晶体内部势场对载流子的作用,可通过回旋共振实验来测量。 10. 某N 型Si 半导体的功函数W S 是4.3eV ,金属Al 的功函数W m 是4.2 eV , 该半导

………密………封………线………以………内………答………题………无………效…… 体和金属接触时的界面将会形成 反阻挡层接触/欧姆接触 。 11. 有效复合中心的能级位置靠近 禁带中心能级/本征费米能级/E i 。 12. MIS 结构中半导体表面处于临界强反型时,表面少子浓度等于内部多子浓度,表面 13. 金属和n 型半导体接触形成肖特基势垒,若外加正向偏压于金属,则半导体表面电 二、选择题(共15分,每题1 分) 1. 如果对半导体进行重掺杂,会出现的现象是 D 。 A. 禁带变宽 B. 少子迁移率增大 C. 多子浓度减小 D. 简并化 2. 已知室温下Si 的本征载流子浓度为310105.1-?=cm n i 。处于稳态的某掺杂Si 半导体 中电子浓度315105.1-?=cm n ,空穴浓度为312105.1-?=cm p ,则该半导体 A 。 A. 存在小注入的非平衡载流子 B. 存在大注入的非平衡载流子 C. 处于热平衡态 D. 是简并半导体 3. 下面说法错误的是 D 。 A. 若半导体导带中发现电子的几率为0,则该半导体必定处于绝对零度 B. 计算简并半导体载流子浓度时不能用波尔兹曼统计代替费米统计 C. 处于低温弱电离区的半导体,其迁移率和电导率都随温度升高而增大 D. 半导体中,导带电子都处于导带底E c 能级位置 4. 下面说法正确的是 D 。 A. 空穴是一种真实存在的微观粒子 B. MIS 结构电容可等效为绝缘层电容与半导体表面电容的的并联 C. 稳态和热平衡态的物理含义是一样的

半导体物理与器件基础知识

9金属半导体与半导体异质结 一、肖特基势垒二极管 欧姆接触:通过金属-半导体的接触实现的连接。接触电阻很低。 金属与半导体接触时,在未接触时,半导体的费米能级高于金属的费米能级,接触后,半导体的电子流向金属,使得金属的费米能级上升。之间形成势垒为肖特基势垒。 在金属与半导体接触处,场强达到最大值,由于金属中场强为零,所以在金属——半导体结的金属区中存在表面负电荷。 影响肖特基势垒高度的非理想因素:肖特基效应的影响,即势垒的镜像力降低效应。金属中的电子镜像到半导体中的空穴使得半导体的费米能级程下降曲线。附图: 电流——电压关系:金属半导体结中的电流运输机制不同于pn结的少数载流子的扩散运动决定电流,而是取决于多数载流子通过热电子发射跃迁过内建电势差形成。附肖特基势垒二极管加反偏电压时的I-V曲线:反向电流随反偏电压增大而增大是由于势垒降低的影响。 肖特基势垒二极管与Pn结二极管的比较:1.反向饱和电流密度(同上),有效开启电压低于Pn结二极管的有效开启电压。2.开关特性肖特基二极管更好。应为肖特基二极管是一个多子导电器件,加正向偏压时不会产生扩散电容。从正偏到反偏时也不存在像Pn结器件的少数载流子存储效应。 二、金属-半导体的欧姆接触 附金属分别与N型p型半导体接触的能带示意图 三、异质结:两种不同的半导体形成一个结 小结:1.当在金属与半导体之间加一个正向电压时,半导体与金属之间的势垒高度降低,电子很容易从半导体流向金属,称为热电子发射。 2.肖特基二极管的反向饱和电流比pn结的大,因此达到相同电流时,肖特基二极管所需的反偏电压要低。 10双极型晶体管 双极型晶体管有三个掺杂不同的扩散区和两个Pn结,两个结很近所以之间可以互相作用。之所以成为双极型晶体管,是应为这种器件中包含电子和空穴两种极性不同的载流子运动。 一、工作原理 附npn型和pnp型的结构图 发射区掺杂浓度最高,集电区掺杂浓度最低 附常规npn截面图 造成实际结构复杂的原因是:1.各端点引线要做在表面上,为了降低半导体的电阻,必须要有重掺杂的N+型掩埋层。2.一片半导体材料上要做很多的双极型晶体管,各自必须隔离,应为不是所有的集电极都是同一个电位。 通常情况下,BE结是正偏的,BC结是反偏的。称为正向有源。附图: 由于发射结正偏,电子就从发射区越过发射结注入到基区。BC结反偏,所以在BC结边界,理想情况下少子电子浓度为零。 附基区中电子浓度示意图: 电子浓度梯度表明,从发射区注入的电子会越过基区扩散到BC结的空间电荷区,

电子科技大学半导体物理期末考试试卷B试题答案

电子科技大学二零 九 至二零 一零 学年第 一 学期期 末 考试 半导体物理 课程考试题 B 卷 ( 120分钟) 考试形式: 闭卷 考试日期 2010年 元月 18日 课程成绩构成:平时 10 分, 期中 5 分, 实验 15 分, 期末 70 分 一、填空题: (共16分,每空1 分) 1. 简并半导体一般是 重 掺杂半导体,忽略。 3. 5. 在半导体中同时掺入施主杂质和受主杂质,它们具有 杂质补偿 的作用,在制 造各种半导体器件时,往往利用这种作用改变半导体的导电性能。 6. ZnO 是一种宽禁带半导体,真空制备过程中通常会导致材料缺氧形成氧空位,存在 氧空位的ZnO 半导体为 N/电子 型半导体。 9. 有效质量 概括了晶体内部势场对载流子的作用,可通过回旋共振实验来测量。 10. 某N 型Si 半导体的功函数W S 是4.3eV ,金属Al 的功函数W m 是4.2 eV , 该半导体

和金属接触时的界面将会形成 反阻挡层接触/欧姆接触 。 11. 有效复合中心的能级位置靠近 禁带中心能级/本征费米能级/E i 。 12. MIS 结构中半导体表面处于临界强反型时,表面少子浓度等于内部多子浓度,表面 13. 金属和n 型半导体接触形成肖特基势垒,若外加正向偏压于金属,则半导体表面电 二、选择题(共15分,每题1 分) 1. 如果对半导体进行重掺杂,会出现的现象是 D 。 A. 禁带变宽 B. 少子迁移率增大 C. 多子浓度减小 D. 简并化 2. 已知室温下Si 的本征载流子浓度为310105.1-?=cm n i 。处于稳态的某掺杂Si 半导体 中电子浓度315105.1-?=cm n ,空穴浓度为312105.1-?=cm p ,则该半导体 A 。 A. 存在小注入的非平衡载流子 B. 存在大注入的非平衡载流子 C. 处于热平衡态 D. 是简并半导体 3. 下面说法错误的是 D 。 A. 若半导体导带中发现电子的几率为0,则该半导体必定处于绝对零度 B. 计算简并半导体载流子浓度时不能用波尔兹曼统计代替费米统计 C. 处于低温弱电离区的半导体,其迁移率和电导率都随温度升高而增大 D. 半导体中,导带电子都处于导带底E c 能级位置 4. 下面说法正确的是 D 。 A. 空穴是一种真实存在的微观粒子 B. MIS 结构电容可等效为绝缘层电容与半导体表面电容的的并联 C. 稳态和热平衡态的物理含义是一样的 D. 同一种半导体材料中,电子迁移率比空穴迁移率高 5. 空间实验室中失重状态下生长的GaAs 与地面生长的GaAs 相比,载流子迁移率要

半导体物理与器件第四版课后习题答案

Chapter 3 3、1 If were to increase, the bandgap energy would decrease and the material would begin to behave less like a semiconductor and more like a metal、 If were to decrease, the bandgap energy would increase and the material would begin to behave more like an insulator、 _______________________________________ 3、2 Schrodinger's wave equation is: Assume the solution is of the form: Region I: 、 Substituting the assumed solution into the wave equation, we obtain: which bees This equation may be written as Setting for region I, the equation bees: where Q、E、D、 In Region II, 、 Assume the same form of the solution: Substituting into Schrodinger's wave equation, we find: This equation can be written as: Setting for region II, this equation bees where again Q、E、D、 _______________________________________ 3、3 We have Assume the solution is of the form: The first derivative is and the second derivative bees Substituting these equations into the differential equation, we find bining terms, we obtain We find that Q、E、D、 For the differential equation in and the proposed solution, the procedure is exactly the same as above、 _______________________________________ 3、4 We have the solutions for and for 、 The first boundary condition is which yields The second boundary condition is which yields The third boundary condition is which yields

半导体物理与器件复习资料

非平衡载流子寿命公式: 本征载流子浓度公式: 本征半导体:晶体中不含有杂质原子的材料 半导体功函数:指真空电子能级E 0与半导体的费米能级E f 之差 电子>(<)空穴为n(p)型半导体,掺入的是施主(受主)杂质原子。 Pn 结击穿的的两种机制:齐纳效应和雪崩效应 载流子的迁移率 扩散系数 爱因斯坦关系式 两种扩散机制:晶格扩散,电离杂质扩散 迁移率受掺杂浓度和温度的影响 金属导电是由于自由电子;半导体则是因为自由电子和空穴;绝缘体没有自由移动的带电粒子,其不导电。 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。 存储时间:当pn 结二极管由正偏变为反偏是,空间电荷区边缘的过剩少子浓度由稳定值变为零所用的时间。 费米能级:是指绝对零度时,电子填充最高能级的能量位置。 准费米能级:在非平衡状度下,由于导带和介质在总体上处于非平衡,不能用统一的费米能级来描述电子和空穴按能级分布的问题,但由于导带中的电子和价带中的空穴按能量在各自能带中处于准平衡分布,可以有各自的费米能级成为准费米能级。 肖特基接触:指金属与半导体接触时,在界面处的能带弯曲,形成肖特基势垒,该势垒导放大的界面电阻值。 非本征半导体:将掺入了定量的特定杂质原子,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。 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。 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。 电子有效质量:并不代表真正的质量,而是代表能带中电子受外力时,外力与加速度的一个比例常熟。 雪崩击穿:由空间电荷区内电子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 1、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? ①冶金结一侧的掺杂浓度大于另一侧的掺杂浓度的pn 结;②由于pn 结空间电荷区p 区的受主离子所带负电荷与N 区的施主离子所带正电荷的量是相等的,而这两种带点离子不能自由移动的,所以空间电荷区内的低掺杂一侧,其带点离子的浓度相对较低,为了与高掺杂一侧的带电离子的数量进行匹配,只有增加低掺杂一侧的宽度 。 2、为什么随着掺杂弄得的增大,击穿电压反而下降? 随着掺杂浓度的增大,杂质原子之间彼此靠的很近而发生相互影响,分离能级就会扩展成微带,会使原奶的导带往下移,造成禁带宽度变宽,不如外加电压时,能带的倾斜处隧长度Δx 变得更短,当Δx 短到一定程度,当加微小电压时,就会使p 区价带中电子通过隧道效应通过禁带而到达N 区导带,是的反响电流急剧增大而发生隧道击穿,所以。。。。。。 3、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。 对于重掺杂半导体,在低温时,杂质散射起主导作用,而晶格振动散射与一般掺杂半导体相比较影响并不大,所以这时随着温度的升高,重掺杂半导体的迁移率反而增加;温度继续增加下,晶格振动散射起主导作用,导致迁移率下降。 对于一般掺杂半导体,由于杂质浓度低,电离杂子散射基本可以忽略,其主要作用的是晶格振动散射,所以温度越高,迁移率越小。 4、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? 漂移运动是载流子在外电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,导致载流子从浓度高的地方向浓度低的地方定向运动。前者的推动力是外电场,后者的推动力是载流子的分布引起的。 关系为:T k D 0 //εμ= 5、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? 描述大量粒子的分部规律的函数。 ①麦克--滋曼分布函数:经典离子,粒子可区分,而且每个能态多容纳的粒子数没有限制。 ②波色--斯坦分部函数:光子,粒子不可区分,每个能态所能容纳的粒子数没有限制。 ③费米狄拉克分布函数:晶体中的电子,粒子不可分辨,而且每个量子态,只允许一个粒子。 6、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。 两个重要的区别:反向饱和电流密度的数量级,开关特性; 两种器件的电流输运机构不同:pn 结中的电流是由少数载流子的扩散运动决定的,而肖特基势垒二极管中的电流是由多数载流子通过热电子发射越过内建电势差而形成的。 肖特基二极管的有效开启电压低于pn 结二极管的有效开启电压。 7、(a )5个电子处于3个宽度都为a=12A °的三维无限深势阱中,假设质量为自由电子质量,求T=0k 时费米能级(b )对于13个电子呢? 解:对于三维无限深势阱 对于5个电子状态,对应nxnynz=221=122包含一个电子和空穴的状态 ev E F 349.2)122(261.022=++?= 对于13个电子……=323=233 ev E F 5.742)323(261.0222=++?= 8、T=300k 时,硅的实验测定值为p 0=2×104cm -3,Na=7*1015cm -3, (a)因为P 0

电子科技大学半导体物理期末考试试卷试题答案

电子科技大学二零零六至二零零七学年第一学期期末考试 半导体物理课程考试题卷(120分钟) 考试形式:闭卷考试日期2007年1 月14日 注:1、本试卷满分70分,平时成绩满分15分,实验成绩满分15分; 2.、本课程总成绩=试卷分数+平时成绩+实验成绩。 课程成绩构成:平时分,期中分, 实验分, 期末分 一、选择填空(含多选题)(2×20=40分) 1、锗的晶格结构和能带结构分别是( C )。 A. 金刚石型和直接禁带型B.闪锌矿型和直接禁带型 C. 金刚石型和间接禁带型D.闪锌矿型和间接禁带型 2、简并半导体是指( A )的半导体。 A、(E C-EF)或(EF-E V)≤0 B、(E C-E F)或(EF-E V)≥0 C、能使用玻耳兹曼近似计算载流子浓度 D、导带底和价带顶能容纳多个状态相同的电子 3、在某半导体掺入硼的浓度为1014cm-3, 磷为1015 cm-3,则该半导体为( B)半导体;其有效杂质浓度约为( E)。 A.本征, B. n型,C.p型, D.1.1×1015cm-3, E.9×1014cm-3 4、当半导体材料处于热平衡时,其电子浓度与空穴浓度的乘积为( B ),并且该乘积和(E、 F )有关,而与(C、D )无关。 A、变化量; B、常数; C、杂质浓度;D、杂质类型;E、禁带宽度; F、温度 5、在一定温度下,对一非简并n型半导体材料,减少掺杂浓度,会使得( C )靠近中间能级E i;如果增加掺杂浓度,有可能使得(C )进入( A),实现重掺杂成为简并半导体。A、E c; B、Ev;C、E F;D、E g; E、Ei。 67、如果温度升高,半导体中的电离杂质散射概率和晶格振动散射概率的变化分别是(C)。A、变大,变大B、变小,变小

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