半导体物理问答题2

1、第一篇 习题半导体中的电子状态1-1、 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。1-2、 试定性说明Ge、Si的禁带宽度具有负温度系数的原因。1-3、 试指出空穴的主要特征。1-4、简述Ge、Si和GaAS的能带结构的主要特征。1-5、某一维晶体的电子能带为其中E0=3eV，晶格常数a=510-11m。求：（1） 能带宽度；（2） 能带底和能带顶的有效质量。第一篇 题解半导体中的电子状态1-1、 解：在一定温度下，价带电子获得足够的能量（Eg）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

2、需的能量变小，将会有更多的电子被激发到导带中。1-2、 解：电子的共有化运动导致孤立原子的能级形成能带，即允带和禁带。温度升高，则电子的共有化运动加剧，导致允带进一步分裂、变宽；允带变宽，则导致允带与允带之间的禁带相对变窄。反之，温度降低，将导致禁带变宽。因此，Ge、Si的禁带宽度具有负温度系数。1-3、 解：空穴是未被电子占据的空量子态，被用来描述半满带中的大量电子的集体运动状态，是准粒子。主要特征如下：A、荷正电：+q；B、空穴浓度表示为p（电子浓度表示为n）；C、EP=-EnD、mP*=-mn*。1-4、 解：（1） Ge、Si: a）Eg (Si：0K) = 1.21eV；Eg (Ge

3、：0K) = 1.170eV；b）间接能隙结构1） 1）2） 2）3） 3）4） 4）c）禁带宽度Eg随温度增加而减小；（2） GaAs：a）Eg（300K）= 1.428eV， Eg (0K) = 1.522eV；b）直接能隙结构；c）Eg负温度系数特性： dEg/dT = -3.9510-4eV/K；1-5、 解：（1） 由题意得：（2）（3） （3）（1） （1）（4） （4）答：能带宽度约为1.1384Ev，能带顶部电子的有效质量约为1.925x10-27kg，能带底部电子的有效质量约为-1.925x10-27kg。第二篇习题-半导体中的杂质和缺陷能级2-1、什么叫浅能级杂质？它们电离

4、后有何特点？2-2、什么叫施主？什么叫施主电离？施主电离前后有何特征？试举例说明之，并用能带图表征出n型半导体。2-3、什么叫受主？什么叫受主电离？受主电离前后有何特征？试举例说明之，并用能带图表征出p型半导体。2-4、掺杂半导体与本征半导体之间有何差异？试举例说明掺杂对半导体的导电性能的影响。2-5、两性杂质和其它杂质有何异同？2-6、深能级杂质和浅能级杂质对半导体有何影响？2-7、何谓杂质补偿？杂质补偿的意义何在？第二篇题解半导体中的杂质与缺陷能级2-1、解：浅能级杂质是指其杂质电离能远小于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

5、带提供电子或向价带提供空穴。2-2、解：半导体中掺入施主杂质后，施主电离后将成为带正电离子，并同时向导带提供电子，这种杂质就叫施主。施主电离成为带正电离子（中心）的过程就叫施主电离。施主电离前不带电，电离后带正电。例如，在Si中掺P，P为族元素，本征半导体Si为族元素，P掺入Si中后，P的最外层电子有四个与Si的最外层四个电子配对成为共价电子，而P的第五个外层电子将受到热激发挣脱原子实的束缚进入导带成为自由电子。这个过程就是施主电离。n型半导体的能带图如图所示：其费米能级位于禁带上方2-3、解：半导体中掺入受主杂质后，受主电离后将成为带负电的离子，并同时向价带提供空穴，这种杂质就叫受主。受主电

6、离成为带负电的离子（中心）的过程就叫受主电离。受主电离前带不带电，电离后带负电。例如，在Si中掺B，B为族元素，而本征半导体Si为族元素，P掺入B中后，B的最外层三个电子与Si的最外层四个电子配对成为共价电子，而B倾向于接受一个由价带热激发的电子。这个过程就是受主电离。p型半导体的能带图如图所示：其费米能级位于禁带下方2-4、解：在纯净的半导体中掺入杂质后，可以控制半导体的导电特性。掺杂半导体又分为n型半导体和p型半导体。例如，在常温情况下，本征Si中的电子浓度和空穴浓度均为1.51010cm-3。当在Si中掺入1.01016cm-3后，半导体中的电子浓度将变为1.01016cm-3，而空穴浓

7、度将近似为2.25104cm-3。半导体中的多数载流子是电子，而少数载流子是空穴。2-5、解：两性杂质是指在半导体中既可作施主又可作受主的杂质。如-族GaAs中掺族Si。如果Si替位族As，则Si为施主；如果Si替位族Ga，则Si为受主。所掺入的杂质具体是起施主还是受主与工艺有关。2-6、解：深能级杂质在半导体中起复合中心或陷阱的作用。浅能级杂质在半导体中起施主或受主的作用。2-7、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。第三篇 习题-半导体中载流子的统计分布3-1、对

8、于某n型半导体，试证明其费米能级在其本征半导体的费米能级之上。即EFnEFi。3-2、试分别定性定量说明：（1） 在一定的温度下，对本征材料而言，材料的禁带宽度越窄，载流子浓度越高；（2） 对一定的材料，当掺杂浓度一定时，温度越高，载流子浓度越高。3-3、若两块Si样品中的电子浓度分别为2.251010cm-3和6.81016cm-3，试分别求出其中的空穴的浓度和费米能级的相对位置，并判断样品的导电类型。假如再在其中都掺入浓度为2.251016cm-3的受主杂质，这两块样品的导电类型又将怎样？3-4、含受主浓度为8.0106cm-3和施主浓度为7.251017cm-3的Si材料，试求温度分别为

9、300K和400K时此材料的载流子浓度和费米能级的相对位置。3-5、试分别计算本征Si在77K、300K和500K下的载流子浓度。3-6、Si样品中的施主浓度为4.51016cm-3，试计算300K时的电子浓度和空穴浓度各为多少？3-7、某掺施主杂质的非简并Si样品，试求EF=（EC+ED）/2时施主的浓度。第三篇题解半导体中载流子的统计分布3-1、证明：设nn为n型半导体的电子浓度，ni为本征半导体的电子浓度。显然 nn ni即得证。3-2、解：(1) (1) 在一定的温度下，对本征材料而言，材料的禁带宽度越窄，则跃迁所需的能量越小，所以受激发的载流子浓度随着禁带宽度的变窄而增加。由公式也可

10、知道，温度不变而减少本征材料的禁带宽度，上式中的指数项将因此而增加，从而使得载流子浓度因此而增加。（2）对一定的材料，当掺杂浓度一定时，温度越高，受激发的载流子将因此而增加。由公式可知，这时两式中的指数项将因此而增加，从而导致载流子浓度增加。3-3、解：由得可见，又因为，则假如再在其中都掺入浓度为2.251016cm-3的受主杂质，那么将出现杂质补偿，第一种半导体补偿后将变为p型半导体，第二种半导体补偿后将近似为本征半导体。答：第一种半导体中的空穴的浓度为1.1x1010cm-3,费米能级在价带上方0.234eV处；第一种半导体中的空穴的浓度为3.3x103cm-3,费米能级在价带上方0.33

11、1eV处。掺入浓度为2.251016cm-3的受主杂质后，第一种半导体补偿后将变为p型半导体，第二种半导体补偿后将近似为本征半导体。3-4、解：由于杂质基本全电离，杂质补偿之后，有效施主浓度则300K时，电子浓度空穴浓度费米能级在400K时，根据电中性条件和得到费米能级答：300K时此材料的电子浓度和空穴浓度分别为7.25 x1017cm-3和3.11x102cm-3，费米能级在价带上方0.3896eV处；400 K时此材料的电子浓度和空穴浓度分别近似为为7.248 x1017cm-3和1.3795x108cm-3，费米能级在价带上方0.08196eV处。3-5、解：假设载流子的有效质量近似不

12、变，则所以，由，有答：77K下载流子浓度约为1.15910-80cm-3，300 K下载流子浓度约为3.5109cm-3，500K下载流子浓度约为1.6691014cm-3。3-6、解：在300K时，因为ND10ni，因此杂质全电离n0=ND4.51016cm-3答： 300K时样品中的的电子浓度和空穴浓度分别是4.51016cm-3和5.0103cm-3。3-7、解：由于半导体是非简并半导体，所以有电中性条件n0=ND+答：ND为二倍NC。第四篇习题-半导体的导电性4-1、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。4-2、何谓迁移率？影响迁移率的

13、主要因素有哪些？4-3、试定性分析Si的电阻率与温度的变化关系。4-4、证明当np，且电子浓度，空穴浓度时半导体的电导率有最小值，并推导的表达式。4-5、0.12kg的Si单晶掺有3.010-9kg的Sb，设杂质全部电离，试求出此材料的电导率。（Si单晶的密度为2.33g/cm3，Sb的原子量为121.8）第四篇题解-半导体的导电性4-1、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

14、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。4-2、解：迁移率是单位电场强度下载流子所获得的漂移速率。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。4-3、解：Si的电阻率与温度的变化关系可以分为三个阶段：（1） 温度很低时，电阻率随温度升高而降低。因为这时本征激发极弱，可以忽略；载流子主要来源于杂质电离，随着温度升高，载流子浓度逐步增加，相应地电离杂质散射也随之增加，从而使得迁移率随温度升高而增大，导致电阻率随温度升高而降低。（2） 温度进一步增加（含室温），电阻率随温度升高而升高。在这一温度范围内，杂质已经全部电离，同时本征激发尚不明显

15、，故载流子浓度基本没有变化。对散射起主要作用的是晶格散射，迁移率随温度升高而降低，导致电阻率随温度升高而升高。（3） 温度再进一步增加，电阻率随温度升高而降低。这时本征激发越来越多，虽然迁移率随温度升高而降低，但是本征载流子增加很快，其影响大大超过了迁移率降低对电阻率的影响，导致电阻率随温度升高而降低。当然，温度超过器件的最高工作温度时，器件已经不能正常工作了。4-4、证明：得证。4-5、解：故材料的电导率为答：此材料的电导率约为24.04-1cm-1。第五篇习题非平衡载流子5-1、何谓非平衡载流子？非平衡状态与平衡状态的差异何在？5-2、漂移运动和扩散运动有什么不同？5-3、漂移运动与扩散运

16、动之间有什么联系？非简并半导体的迁移率与扩散系数之间有什么联系？5-4、平均自由程与扩散长度有何不同？平均自由时间与非平衡载流子的寿命又有何不同？5-5、证明非平衡载流子的寿命满足，并说明式中各项的物理意义。5-6、导出非简并载流子满足的爱因斯坦关系。5-7、间接复合效应与陷阱效应有何异同？5-8、光均匀照射在6的n型Si样品上，电子-空穴对的产生率为41021cm-3s-1，样品寿命为8s。试计算光照前后样品的电导率。5-9、证明非简并的非均匀半导体中的电子电流形式为。5-10、假设Si中空穴浓度是线性分布，在4m内的浓度差为21016cm-3，试计算空穴的扩散电流密度。5-11、试证明在小

17、信号条件下，本征半导体的非平衡载流子的寿命最长。第五篇题解-非平衡载流子5-1、解：半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。5-2、解：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。5-3

18、、解：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5-4、答：平均自由程是在连续两次散射之间载流子自由运动的平均路程。而扩散长度则是非平衡载流子深入样品的平均距离。它们的不同之处在于平均自由程由散射决定，而扩散长度由扩散系数和材料的寿命来决定。平均自由时间是载流子连续两次散射平均所需的自由时间，非平衡载流子的寿命是指非平衡载流子的平均生存时间。前者与散射有关，散射越弱，平均自由时间越长；后者由复合几率决定，它与复合几率成反比关系。5-5、证明：则在单位时间内减少的非平衡载流子数=在单位时间内复合的非平

19、衡载流子数，即在小注入条件下，为常数，解方程（1），得到式中，p（0）为t=0时刻的非平衡载流子浓度。此式表达了非平衡载流子随时间呈指数衰减的规律。得证。5-6、证明：假设这是n型半导体，杂质浓度和内建电场分布入图所示E内稳态时，半导体内部是电中性的，Jn=0即对于非简并半导体这就是非简并半导体满足的爱因斯坦关系。得证。5-7、答：间接复合效应是指非平衡载流子通过位于禁带中特别是位于禁带中央的杂质或缺陷能级Et而逐渐消失的效应，Et的存在可能大大促进载流子的复合；陷阱效应是指非平衡载流子落入位于禁带中的杂质或缺陷能级Et中，使在Et上的电子或空穴的填充情况比热平衡时有较大的变化，从引起np，这

20、种效应对瞬态过程的影响很重要。此外，最有效的复合中心在禁带中央，而最有效的陷阱能级在费米能级附近。一般来说，所有的杂质或缺陷能级都有某种程度的陷阱效应，而且陷阱效应是否成立还与一定的外界条件有关。5-8、解：光照前光照后p=G=（41021）（810-6）=3.21017 cm-3则答：光照前后样品的电导率分别为1.167-1cm-1和3.51-1cm-1。5-9、证明：对于非简并的非均匀半导体由于则同时利用非简并半导体的爱因斯坦关系，所以得证。5-10、解：答：空穴的扩散电流密度为7.1510-5A/m2。5-11、证明：在小信号条件下，本征半导体的非平衡载流子的寿命而所以本征半导体的非平衡

21、载流子的寿命最长。得证。复习思考题与自测题第一章1. 原子中的电子和晶体中电子受势场作用情况以及运动情况有何不同,原子中内层电子和外层电子参与共有化运动有何不同。答：原子中的电子是在原子核与电子库伦相互作用势的束缚作用下以电子云的形式存在，没有一个固定的轨道；而晶体中的电子是在整个晶体内运动的共有化电子，在晶体周期性势场中运动。当原子互相靠近结成固体时，各个原子的内层电子仍然组成围绕各原子核的封闭壳层,和孤立原子一样;然而，外层价电子则参与原子间的相互作用，应该把它们看成是属于整个固体的一种新的运动状态。组成晶体原子的外层电子共有化运动较强，其行为与自由电子相似，称为准自由电子，而内层电子共有

22、化运动较弱，其行为与孤立原子的电子相似。 2.描述半导体中电子运动为什么要引入有效质量的概念,用电子的惯性质量描述能带中电子运动有何局限性。答：引进有效质量的意义在于它概括了半导体内部势场的作用，使得在解决半导体中电子在外力作用下的运动规律时，可以不涉及半导体内部势场的作用。惯性质量描述的是真空中的自由电子质量，而不能描述能带中不自由电子的运动，通常在晶体周期性势场作用下的电子惯性运动，成为有效质量3.一般来说, 对应于高能级的能带较宽,而禁带较窄,是否如此，为什么？答：不是，能级的宽窄取决于能带的疏密程度，能级越高能带越密，也就是越窄；而禁带的宽窄取决于掺杂的浓度，掺杂浓度高，禁带就会变窄

23、，掺杂浓度低，禁带就比较宽。4.有效质量对能带的宽度有什么影响，有人说:有效质量愈大,能量密度也愈大,因而能带愈窄.是否如此，为什么？答：有效质量与能量函数对于K的二次微商成反比，对宽窄不同的各个能带，1（k）随k的变化情况不同，能带越窄，二次微商越小，有效质量越大，内层电子的能带窄，有效质量大；外层电子的能带宽，有效质量小。5.简述有效质量与能带结构的关系；答：能带越窄，有效质量越大，能带越宽，有效质量越小。6.从能带底到能带顶,晶体中电子的有效质量将如何变化？外场对电子的作用效果有什么不同；答：在能带底附近，电子的有效质量是正值，在能带顶附近，电子的有效质量是负值。在外电F作用下，电子的波

24、失K不断改变，,其变化率与外力成正比，因为电子的速度与k有关，既然k状态不断变化，则电子的速度必然不断变化。7.以硅的本征激发为例,说明半导体能带图的物理意义及其与硅晶格结构的联系，为什么电子从其价键上挣脱出来所需的最小能量就是半导体的禁带宽度?答：沿不同的晶向，能量带隙不一样。因为电子要摆脱束缚就能从价带跃迁到导带，这个时候的能量就是最小能量，也就是禁带宽度。2. 为什么半导体满带中的少量空状态可以用具有正电荷和一定质量的空穴来描述?答：空穴是一个假想带正电的粒子，在外加电场中，空穴在价带中的跃迁类比当水池中气泡从水池底部上升时，气泡上升相当于同体积的水随气泡的上升而下降。把气泡比作空穴，下

25、降的水比作电子，因为在出现空穴的价带中，能量较低的电子经激发可以填充空穴，而填充了空穴的电子又留下了一个空穴。因此，空穴在电场中运动，实质是价带中多电子系统在电场中运动的另一种描述。因为人们发现，描述气泡上升比描述因气泡上升而水下降更为方便。所以在半导体的价带中，人们的注意力集中于空穴而不是电子。3. 有两块硅单晶,其中一块的重量是另一块重量的二倍.这两块晶体价带中的能级数是否相等，彼此有何联系？答：相等，没任何关系4. 为什么极值附近的等能面是球面的半导体,当改变磁场方向时只能观察到一个共振吸收峰。答：各向同性。5. 金刚石晶体结构和闪锌矿晶体结构的晶向对物理性质的影响。6. 典型半导体的带

26、隙。一般把禁带宽度等于或者大于2.3ev的半导体材料归类为宽禁带半导体，主要包括金刚石，SiC，GaN,金刚石等。26族禁带较宽，46族的比较小，如碲化铅，硒化铅 （0.3ev），35族的砷化镓（1.4ev）。第二章1. 说明杂质能级以及电离能的物理意义。为什么受主、施主能级分别位于价带之上或导带之下,而且电离能的数值较小？答：被杂质束缚的电子或空穴的能量状态称为杂质能级，电子脱离杂质的原子的束缚成为导电电子的过程成为杂质电离，使这个多余的价电子挣脱束缚成为导电电子所需要的能量成为杂质电离能。杂质能级离价带或导带都很近，所以电离能数值小。2. 纯锗,硅中掺入III或族元素后,为什么使半导体电学

27、性能有很大的改变？杂质半导体(p型或n型)应用很广,但为什么我们很强调对半导体材料的提纯?答：因为掺入III或族后，杂质产生了电离，使得到导带中得电子或价带中得空穴增多，增强了半导体的导电能力。极微量的杂质和缺陷，能够对半导体材料的物理性质和化学性质产生决定性的影响，当然，也严重影响着半导体器件的质量。3. 把不同种类的施主杂质掺入同一种半导体材料中,杂质的电离能和轨道半径是否不同?把同一种杂质掺入到不同的半导体材料中(例如锗和硅),杂质的电离能和轨道半径又是否都相同？答：不相同4. 何谓深能级杂质，它们电离以后有什么特点？答：杂质电离能大，施主能级远离导带底，受主能级远离价带顶。特点：能够产

28、生多次电离，每一次电离相应的有一个能级。5. 为什么金元素在锗或硅中电离后可以引入多个施主或受主能级？答：因为金是深能级杂质，能够产生多次电离，每一次电离相应的有一个能级，因此，金在硅锗的禁带往往能引入若干个能级。6. 说明掺杂对半导体导电性能的影响。答：在纯净的半导体中掺入杂质后，可以控制半导体的导电特性。掺杂半导体又分为n型半导体和p型半导体。例如，在常温情况下，本征Si中的电子浓度和空穴浓度均为1.51010cm-3。当在Si中掺入1.01016cm-3后，半导体中的电子浓度将变为1.01016cm-3，而空穴浓度将近似为2.25104cm-3。半导体中的多数载流子是电子，而少数载流子是

29、空穴。7. 说明半导体中浅能级杂质和深能级杂质的作用有何不同？答：深能级杂质在半导体中起复合中心或陷阱的作用。浅能级杂质在半导体中起施主或受主的作用8. 什么叫杂质补偿，什么叫高度补偿的半导体，杂质补偿有何实际应用。答：当半导体中既有施主又有受主时，施主和受主将先相互抵消，剩余的杂志最后电离，这就是杂质补偿，若施主电子刚好填充受主能级，虽然杂质很多，但不能向导带和价带提供电子和空穴，这种现象称为杂质的高度补偿。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。9. 什么是半导体的共掺杂答：掺入两种或两种元素以上10. 用氢原子模型计算杂质电离能第三章1. 半导体处于怎

30、样的状态才能叫处于热平衡状态，其物理意义如何？载流子激发和载流子复合之间建立起动态平衡时称为热平衡状态，这时电子和空穴的浓度都保持一个稳定的数值，处在这中状态下的导电电子和空穴称为热平衡载流子。2. 什么是能量状态密度能带中能量E附近每单位能量间隔内的量子态数。3. 什么叫统计分布函数，费米分布和玻耳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到后者，为什么半导体中载流子分布可以用玻耳兹曼分布描述？统计分布函数描述的事热平衡状态下电子在允许的量子态如何分布的一个统计分布函数。当E-EFkT时，前者可以过度到后者。4. 说明费米能级的物理意义，根据费米能级位置如何计算半导体中电子和空穴

31、浓度，如何理解费米能级是掺杂类型和掺杂程度的标志。费米能级的意义：当系统处于热平衡状态，也不对外界做功的情况下，系统增加一个电子所引起的系统自由能的变化，等于系统的化学能。n型掺杂越高，电子浓度越高，EF就越高。5. 在半导体计算中,经常应用这个条件把电子从费米能级统计过渡到玻耳兹曼统计,试说明这种过渡的物理意义。E-EFkT时，量子态为电子占据的概率很小，适合于波尔兹曼分布函数，泡利原理失去作用，两者统计结果变得一样了。6. 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？电子浓度 等于空穴浓度。意义：平衡状态下半导体体内是电中性的。7. 半导体本征载流子浓度的表达式及其费米能级载流子

32、浓度：ni=n0p0=(NcNv)1/2exp(-Eg/2kT)费米能级：Ei=Ef=（Ec+Ev）/2+(3kT/4)*ln(mp/mn)8. 若n型硅中掺入受主杂质,费米能级升高还是降低？若温度升高当本征激发起作用时,费米能级在什么位置，为什么？费米能级降低了。费米能级在本征费米能级以上。9. 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？根据公式和常识，必然是这样。10. 为什么硅半导体器件比锗器件的工作温度高？硅的禁带宽度比锗大，且在相同温度下，锗的本征激发强于硅，很容易就达到较高的本征载流子浓度，使器件失去性能。11. 当温度一定时,杂质半导体的费米能级主要由什么因素

33、决定？试把强n,弱n型半导体与强p,弱p半导体的费米能级与本征半导体的费米能级比较。决定因素：掺杂浓度，掺杂能级，导带的电子有效态密度等。 费米能级比较 ：强n弱n本征弱p强p12. 如果向半导体中重掺施主杂质,就你所知会出现一些什么效应？ 费米能级深入到导带或者价带中13. 半导体的简并化判据 Ec-Ef=0第四章1. 试从经典物理和量子理论分别说明载流子受到散射的物理意义。经典：电子在运动中和晶格或者杂质离子发生碰撞导致载流子速度的大小和方向发生了改变。量子理论：电子波仔半导体传播时遭到了散射。2. 半导体的主要散射机制。电离杂质散射；晶格振动散射，包括声子波和光学波散射；其他因素散射：等

34、能谷散射，中性杂质散射，位错散射，合金散射，等。3. 比较并区别下述物理概念:电导迁移率，漂移迁移率和霍耳迁移率。电导迁移率：漂移迁移率：载流子在电场作用下运动速度的快慢的量度，运动得越快，迁移率越大；运动得慢，迁移率小霍尔迁移率：Hall系数RH与电导率的乘积，即RH，具有迁移率的量纲，Hall迁移率H实际上不一定等于载流子的电导迁移率, 因为载流子的速度分布会影响到电导迁移率4. 什么是声子?它对半导体材料的电导起什么作用?声子是晶格振动的简正模能量量子，声子可以产生和消灭，有相互作用的声子数不守恒，声子动量的守恒律也不同于一般的粒子，并且声子不能脱离固体存在。电子在半导体中传输时若发生晶

35、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。5. 平均自由程，平均自由时间，散射几率平均自由程：电子在受到两次散射之间所走过的平均距离；平均自由时间：电子在受到两次散射之间运动的平均时间；散射几率:用来描述散射的强弱，代表单位时间内一个载流子受到散射的 次数。6. 几种散射机制同时存在，总的散射几率总散射概率等于多种散射概率之和。7. 一块本征半导体样品,试描述用以增加其电导率的两个物理过程。提高迁移率和和提高本征载流子浓度8. 如果有相同的电阻率的掺杂锗和硅半导体, 问哪一个材料的少子浓度高，为什么？锗的少子浓度高。由电阻率=1/nqu和（ni）2=n0p0以及

36、硅和锗本征载流子浓度的数量级差别，可以算出锗的少子浓度高。9. 硅电阻率与温度的关系图10. 光学波散射和声学波散射的物理机构有何区别？各在什么样晶体中起主要作用？光学波散射：弹性散射，散射前后电子能量基本不变。主要在离子性晶体中起作用 声学波散射：非弹性散射，散射前后电子能量发生改变。主要在共价性晶体中起作用。11. 说明本征锗和硅中载流子迁移率随温度增加如何变化？ 迁移率随温度的升高逐渐降低12. 电导有效质量和状态密度有效质量有何区别？它们与电子的纵向有效质量和横向有效质量的关系如何？ 当导带底的等能面不是球面时，不同方向的电导的有效质量就不同，且态密度分布可能不同，通过把不同的电导有效

37、质量进行加权平均，就可以换算得到状态密度的有效质量。13. 对于仅含一种杂质的锗样品,如果要确定载流子符号、浓度、迁移率和有效质量，应进行哪些测量？进行霍尔系数测量和回旋共振法测有效质量。14. 解释多能谷散射如何影响材料的导电性。多能谷之间有效质量不同导致迁移率不同，当电子从一能谷跃迁到另一能谷时，迁移率会减低，导致导电性降低。15. 解释耿氏振荡现象，振荡频率取决于哪些参数？ 耿氏振荡来源于半导体内的负微分电导，振荡频率决定于外加电压和器件的长度。16. 半导体本征吸收与本征光电导 本征吸收：半导体吸收光子能量大于带隙的光子，使电子直接跃迁到导带。 又本征吸收产生的非平衡载流子的增加使半导体电导率增加。17. 光电导灵敏度与光电导增益因子光电导灵敏度：单位光照度所引起的光电导增益因子：铜一种材料由于结构不同，可以产生不同的光电导效果，用增益因子来表示光电导的增强。第五章1. 区别半导体平衡状态和非平衡状态有何不同？什么叫非平衡载流子？什么叫非