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一 名词解释Ef：费米能级或费米能量Nc：导带有效状态密度Nv：带价的有效状态密度ni : 本征半导体的载流子浓度Ei: 本征半导体的费米能级Eg: 禁带宽度ND: 施主杂质浓度二 填空1金刚石结构（1） 重要的半导体材料硅和锗都是金刚石结构。（2） 每个原子周围都有4个最近邻的原子，组成一个正四面体结构，在这四面体中以SP3杂化轨道形成共价键，它们之间具有相同的夹角10928。（3） 将许多正四面体累积起来，就得到金刚石结构配位数为4。（4） 金刚石型结构的结晶学原胞是立方对称的，这种晶胞可以看做是俩个面心立方沿立方体的空间对角线互相位移了四分之一的空间对角线长度套构而成。（5） 室温下，硅每立方厘米体积内有5.001022个原子，锗有4.421022个原子。2浅能级杂质（1） 浅能级杂质一般是指 族杂质。（2） 硅锗中的 族杂质的电离能很小，所以受主能级很接近于价带顶，施主能级很接近于导带底。（3） 在室温下，晶格原子热振动的能量会传递给电子或空穴，可使硅锗中的 族杂质几乎全部离化。3深能级杂质（1） 深能级杂质指的是非 族并能形成潜位式掺杂的杂质。（2） 非 族杂质在硅锗的禁带中产生的施主能级距离导带底较远，它们产生的受主能级距离价带顶也较远，通常称这种能级为深能级，相应的杂质称为深能级杂质。（3） 这些深能级杂质能够产生多次电离，每一次电离相应的有一个能级。因此这些杂质在硅锗的禁带中往往引入若干个能级。而且，有的杂质既能引入施主能级，又能引入受主能级。（4） 深能级杂质，一般情况下含量极少，而且能级较深，它们对半导体中得导电电子浓度、导电空穴浓度（统称为载流子浓度）和导电类型的影响没有浅能级杂质显著，但对于载流子的复合作用比浅能级杂质强，故这些杂质也称为复合中心。（5） 金是一种很典型的复合中心，再制造高速开关器件时，常有意的掺入金以提高器件速度。4空穴（1） 通常把价带中空着的状态看成带正电的粒子，称为空穴，也称准粒子。（2） 引进空穴概念后，就可以把价带中大量的电子对电流的贡献用少量的空穴表达出来。（3） 金属中只有电子一种荷载电流的粒子（称为载流子）。而半导体中有导带电子和价带中的空穴俩种载流子5费米能级（1） Ef 称为费米能级或费米能量，它与温度、半导体材料的导电类型、杂质的含量、能量零点的选取有关。（2） Ef是一个很重要的物理参数，只要确定了Ef的数值，在一定温度下，电子在各量子态上的统计分布就完全可以确定。（3） 费米能级的位置比较直观的标志了电子占据量子态的情况，通常就说费米能级标志了电子填充能级的水平。（4） 费米能级Ef是系统的化学势，Ef = =（FN）T 意义是：当系统处于热平衡状态，也不对外界做功的情况下，系统中增加一个电子所引起的系统自由能的变化，等于系统的化学势，也就是等于系统的费米能级。6准费米能级（1）当半导体的平衡态遭到破坏而存在非平衡载流子时，可以认为，分别就价带和导带中得电子讲，它们各自基本上处于平衡态，而导带和价带之间处于不平衡状态。因而引入费米能级和统计分布函数对导带和价带各自仍然是适用的，可以分别引入导带的费米能级和价带的费米能级，它们都是局部的费米能级，称为“准费米能级”。（2）导带和价带间的不平衡就表现在它们的准费米能级是不重合的。（3）导带的准费米能级也称电子准费米能级，用FFn表示。 (4 ) 价带的准费米能级称为空穴准费米能级，用FFp表示。7迁移率8平均漂移速度三 简述1以As掺入Ge中为例，说明什么是施主杂质、施主杂质电离过程和n型半导体。（1） As是第族杂质,在Ge中电离时，能够释放电子而产生导电电子并形成正电中心。所以称As为施主杂质或n型杂质。（2） 施主杂质电离过程，可以用能带图表示，1当电子得到能量ED（ED=EC-ED）后就从施主能级跃迁到导带称为导带电子，所以电子被施主杂质束缚时的能量比导带底EC低ED2将被施主杂质束缚的电子能量状态称为施主能级，记为ED 因为EDEg，所以施主能级位于离导带底很近的禁带中。3一般情况下，施主杂质是比较少的；杂质原子间的相互作用可以忽略，因此某一种杂质的施主能级是一些具有相同能量的孤立能级（3） 在纯净半导体中掺入施主杂质，杂质电离以后，导带中得导带电子增多，增强了半导体的导电能力，通常把主要依靠导带电子导电的半导体称为电子型或n型半导体。2以Ga掺入Ge中为例，说明什么是受主杂质、受主杂质电离过程和p型半导体。（1） Ga是第族杂质,在Ge中电离时，能够接受电子而产生导电空穴并形成负电中心。所以称Ga为受主杂质或p型杂质。（2） 施主杂质电离过程，可以用能带图表示，1当空穴得到能量E（EA=EA-EV）后就从受主能级跃迁到价带称为导带空穴，所以空穴被受主杂质束缚时的能量比导带底EV低EA2将被受主杂质束缚的空穴能量状态称为受主能级，记为EA因为EAEg，所以受主能级位于离价带底很近的禁带中。3一般情况下，受主能级也是孤立能级（3）在纯净半导体中掺入受主杂质，杂质电离以后，导带中得导带空穴增多，增强了半导体的导电能力，通常把主要依靠空穴导电的半导体称为空穴型或p型半导体。3杂质半导体电阻率与温度变化关系。4电子有效质量与导带质量的关系。5空穴有效质量与导带质量的关系。四 计算6计算硅在-78、28、300时的本征费米能级，假定它在禁带中线处合理吗？10以施主杂质电离90作为强电离标准，求掺砷的n型锗在300K时，以杂质电离为主的饱和区掺杂质的浓度范围。1 300K时，Ge的本征电阻率为47cm，如电子和空穴迁移率分别为3800cm (Vs)和1800 cm (Vs)，试求本征Ge的载流子浓度。2. 试计算本征Si 在室温时的电导率，设电子和空穴迁移率分别为1350cm2/VS和500cm2/VS。当掺入百万分之一的As 后，设杂质全部电离，试计算其电导率。比本征Si 的电导率增大了多少倍？4. 有一块半