半导体物理基本概念大全

1、半导体物理）申点就点第一章半导体中的电子状态1、Si枇取的晶体结构2、&、Si和GaAs的能带结构3、本征半导体及其导电机构、空穴第二章半导体巾的杂质和缺陷k本蹈发与本衽耨体的特衽2、杂质半导体与杂质电离於三章半徵中我流子的统计分布h热平衡态时中上并半导体中我同了的浓度分布2、费米能级品的相对位置.第四章半导体中的导电性1、迁移率2、散时一影响迁移率的本质内累3、电导率4、弱电场下电导率的统计理论第九章非平衡载流子1、非平衡我流干的产生2、*平衡载流子的复合3,II平街就流子的运动规律4、/路程5、爱因斯坦大系6、连姆方程第六章金周和半导体接触k阻挡层与反阻挡层的形成2、肖特基势垒的定

2、解性3、欧姆接触的特性4、少了的注入书签2124,第,章、半导体中的电子状态习题11,什么叫本久激发?温度趣高.本证激发的载流了越多.为什么?试定性说明之。1-2.试定性说明Ge.Si的禁带宽度具仃负温度系数的扇因。1-3试指出空穴的主要特征,14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E(k)=&lO.lcos&其中生二3eV.晶格常刎产5X1U"nio 求:(1)能带宽度;(2)能带底和能带顶的仃效质基。题解：解，在一定制度匕价带电子费用足够的能员(3EJ被激发到导带成为导电电子的过程就是本份激发:其结果是在半甘体中出现成对的电

3、子-空穴*L如果温度升嬴则禁带宽度变窄.跃迁所需的能量变小.料会有更多的电子被激发到导带中.解：电子的共1化运动导致孤立原子的曲级形成能带即允缶和禁用口温度升高,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相曳.反之,豳度降低，将导纨禁带变宽.因此.Ge.Si的禁带宽度具有负温度系数.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，主要特征如卜：A、荷正电：+q；B、空穴法度表示为p(电子浓度表示为n)；C.Ep=-EnD、mpe=-mn14解：(1) Ge、Si:a)Eg(Si：OK)=1.21eV：Eg(Ge：O

4、K)=1.l70eV：b)间接能隙结构c)景沿宽度与随温度增加而减小；(2) GaAs：a).(300K);L428eV.Eg(OK)=1.522eV；b)五接能隙结构；C)Eg仇温度系数特性：dEg/dT=-3.95X1O40V/K：15解:请输入检索美健同令我=0.用rg(fci)=-dk3二ktci=18,43网飞=19843W当七声二18.4349、变-二。.山?与代。，18工349+3518.4349)=2.28x1。*'>0.dk对应能带极小值：0.ki2£；1(cosl9H.4349 + 3sin 198.4349) = 一2.28 X10 制 <

5、M 父!dF?当Km=198.4349-=dk对应能带极大值。则能市宽度£=Emax-£min=1.1384"(2)榻芸)=*12.28X10 刈(6.625x1()7、= 1.925x10 打)（叫工-口表）二- 2.28X10 於(6.625x10 "-I= -1.925x10 汽依)答工能带宽度约为l1384Ev.能带顶部电子的有效廉量约为1925x1产1等能带底部电子的有效质量约为L925x10kg第二章、半导体中的杂质和缺陷能级2-1、什么叫浅能级杂项?它们电离后有何特点?22什么叫施主?什么叫猫主电离?施主电离前后有何特征?试举例说明之.并用

6、能带图表征出n型半导体023什么叫受主？什么叫受主电离?受主电寓前后有何特征?试举例说明之.并用能带国我征出P烈半导体。2-4.揍杂半导体。本征半导体之间有何差异？试举例说明捧杂对¥导体的导电性能的影响。25、两性杂质和其它杂质有何异同？26.深能级杂质和浅能级杂质对半导体行何影响？2-7、何谓杂质补卷？杂质扑偿的贬义何在？题解：21、解:浅能锹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.并同时向导带提供电子或向价带提供空穴。22、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

7、杂质就叫施主.施主电两成为带正电高手（中心）|请输入检索关健同3J24，ffl的过程就叫施主电离6施主电离前不带电,电离后带正电.例如.在Si中掺p.P为V族元素.!半导体的砥带图如阳用示，其费米能级位于禁带上方木征半导体Si为W好耒，P挎工5”|午"科小1川冒户71川9，匕Si由以外MP"门1口对火力!价户1,啊P户亦m个勺住门G有夕却律流行挡胪吊1，嗝向山弹五,弓首为一吓2门"型个以松眼封士n3半导体的脐带图如图所示：其费米能级位于禁带上方EcEf23解：半导体中痔入受主杂质后.受主电离后将成为嘴勺电的离子.并同时向价带提供空穴,这种杂质就叫穴主、受主电离说为

8、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，电离后带用电.例如,在Si中掺B.B为m族元素，血本征半导体Si为IV族K系，P掺，Bl电，B3仪到息三个产力SiaR外呈P"门丁伊可峭“5价产.叩|B甲仙尸搐齿一个小呼j外波隹口中"在过用忸守士；2*导体的能带图加图所示，其费米能级位于禁带卜方EfEv造输入检索关建司24解:在纯净的半导体中捧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l.5XlO%nH当在Si中掺入l.UXld%/月,半导体中的电子浓度相变为LUXld%m

9、77;而空穴浓度将近似为2.25XlO%mJ半导体中的多数载流了是电子.而少数找渝子是空穴。2-5.M：两性杂质是指在半导体中既可作施主又可作受主的杂质e如HIV族GaAs中修N探SL如果Si柠位I队As,MSt为痂主；如果Si普位V族Ga.则Si为受主。所掺入的杂质J!体是起施主还是受主与工2.仃X,26解,深健皱杂质在半导体中起梵合中心或陷阱的作用.浅一级杂质在半导体中起施主或堂主的作用。2-7.当¥号体中既有施主又仃受主时施主和受主科先互相抵消，剩余的杂质最后电离，这就是杂质祚偿。利用杂质讣管效应可以根据需要改变平导体中某个区域的导也类型,制造各神罂件，第三章、半导体中截流子的

10、统计分布31、对于某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.叩EfqEf13-2、试分别定性定量说明：（1）在一定的海度卜，对本征材料而言，材料的禁带度度越窄，我流了浓度越高；C2）对一定的材料，当伤朵浓度一定时,温度越鬲.我流于浓度越鬲,3-3、若两块Si样品中的电广浓度分别为33X10即cm"和68x10,bcm试分别求M其中的空穴的浓度和费米施级的相对位置。并判新样品的导电类型.假如冉在其中都掺入浓度为2.25乂10Wm一，的受主杂质.这两挽梯鼻的导电类型又将怎样?34缶受主浓度为&0XlMn和施主浓度为7.25X1。%的Si材料，成求温4/24，&#

11、169;©|B|HHI度分43(X)Kfll400K时此材聚而谶/屣族和费米能级的加对位置:3-5,试分别计即木征Si在77K、300K和500K卜的载流了浓度.3-6,Si样品中的施主浓度为4.5X10I6cm试计算300K时的电子浓度和空穴浓度各为多少？解;3-1.3-7,某掺施主杂质的II简并Si样得.试求Ek(Ec+Eo)/2时施主的浓度,证明,设小为ri型半导体的电子浓度,m为本征半导体的电子浓度1显然即 jV,. - exp -UU本征得证0谙输入检索关键词书餐/24，5E；4=JMMc里/和品Ny可见,Po=N3乂因为,则也可知道温度不变而减少本征材塞I的禁带宽度,上式

12、中的指数项将因此而增加.从而使得我流了浓度因此而博加.(2)对一定的材料，当掺杂浓度一定时,温度越高.受激发的我流子将因此而3-2、柞(1)在一定的温度3对木征材料而言，可料的禁带宽度越窄，则原迁所需的传量越小.所以受激发的载流了浓度随着禁带宽度的变窄而蝌加,由公式*3-3、帆得："型>%2%-匚、增加.由公式可知，这时两式中的指数用I将因此而塔黑，从而导孜栽流浓度增加;T本征半导体T”型半导体由n4=%|>|.Plnii庭踮诘输入检索关替词Q”呼出3乂皿小）6.8X10167/24 ， i m话输入检索关建词£fl = E,+Vln P川Iixid=E+0.0

13、26n-k£+0.234eV1J.OxlOJ1(N、I|x10IM)Er2=£t+K/山=Er+0026Inr=£；+0.33leVIPm/13.3x10J假如再在其中都修入浓度为2.25X106cm§的受主杂廉,那么将出现杂质补信，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征半。答：第一种半导体中的空穴的浓度为11丁。1°5n3费米能级在价带上方U234CV处彳第一种半导体中的空穴的浓度为3.3x103cm凡费米能级在价带上方331eV处.捧入快度为2.25xH%e,3的受主杂质后,第一种半导体补偿后将变为P型半导体

14、,第二种半导体补偿后将近似为本征半导体，3T、解，由丁杂质基本全电离、杂质补偿之后，仃效躇L浓度N；=ND-)V4«7.25X1OW3则300K时，电子浓度空穴浓度 应米能段为:%(300K) No = 7.25xlO,rM：%(300犬)=工=(l.SxlO11)27.25 x IO17=3,11x1。% 小A=Ev +0。26 1nl(LOX10吓 3.1IX102在 400K l!h和得到：=Ev +0.3896(，册在电个性条件yM+N；%=<NJ+瓜力 +4， -725>dU" + J(7.25>dU7F + 4(L0xl0DF22= I.379

15、5xlU%"j nj“ 二一二费米能级为:Er = Er + kJT In400K300K J=E+0.0819eV答：300K时此材料的电了浓度利空穴浓度分别为7.25x10%e3和3lx102crn-3.费米随级在价带上方0.3898V处：400K对此材料的电子浓度和空穴浓度分别近似为为7.248Xl0i%m3和I.3795x10%e3,优米能级在价带上方0.0ai%eV处03s解e假设载流子的有效质量近似不变则由(r)=.vWlJ |V(77AT)= y(300A：).77 K ¥ 3(x)/r J= 3.758xlO,K(cw-3)M(5OOK)=N<3(X)

16、K>500K1300KJ =(2.8xl(T)(就/=6,025X10咋m 3)由 M(r) = M(3oo©T300 AT则.V(77Aj= 4V(3DU)-77 K300 8,778 J 1300Kl= 1.4304xltf"(cm ')Ar(5OUAj=Ar,(3OOK),500/cy500 人 300AJ=2.367XIO,M(c/n ?)书签8124 ，II而Ev(T=Ei!(0)-y且a=4.73x10。8=636所以工(77*)=E,(0)-=1.21-(473X10;仅77二12061(八，)“T+677+636纥（3康次）=（）-“(4.73

17、x10 4)x300?1 - 2 J _ _£j500Af)=£jO)-r + OT-7 +/300+636= 1.1615")川-吟阳f请输入检索关键词所以，由/=Jmn°缶i2nrsiw(ir2Ki(r"),(77K)="nHj，叩二J(3.753x】0,"Jx(1.4304x10"),e不5«1.159x10”,(300K)="=J(2.8xl(T)><(Llx(r).d3.5xlO>(rw»3)G.NCxlW")l叫(500K)=JN,N/纣=J(6

18、.U25xW")x(2.367x10冈).<如户厮-1,669xlO,4(cm0答；77K卜戢流了浓度约为1.159X10*2ocm300K卜载流了浓度约为3.5XlU%nN,500K卜我流子浓度约为l.669X10%m。£?3-6,ft?：在300K时,因为NDlUfi"因此杂质全电高n产、产4.5XlU%m"国2（15x10号UCS“_31。丁）管：300K时样晶中的的电子浓度和空穴浓度分则是45X10%1tfl和5.0X103cm匕3-7.帆由于半导体是非简并半导体，所以有电中性条件OxfNd*<,3C心寸施主电离很弱时,等式右边分母中

19、的T可以略去. 剽而Ep=1(E(、+Ej*书笑10 124 ® 0as*书签9/24ffl答？N|)为二格N-第四篇半导体的导电性习题4-1,对于审播杂半导体和一般拷杂半导体.为何前行的迁移率的温度的变化趋势不同？试加以定性分析.4-2,何谓迁移率？影响迁移率的主耍因素仃哪些？4-3,在定性分析Si的电网率与温度的变化关系。e44证明为凡且电子浓度”。=力工灰.空穴浓度PL%瓦不时平导体的电导率有最小值，并推号内“向表达式。1-5、0.12kg的Si单晶掺有3,0X10%的Sh.女杂质仝部电肉.试求册此材料的电导率.CSi单晶的密度为2.33g/an',Sb的原子母为12L

20、8)解：4-1,解：对于重掺杂半导体,在低温时,杂质放射起主体作用、而晶格振动故附与一般掺杂半导体的相比较.影响并不大,所以这时候匐着温度的升鬲，垂掺杂产导体的辽移率反而增加：温度继续埴洲后.品格振动放射起主导作用,导致迁移率卜'降，对一般掺杂半导体,由于杂质浓度较低，电离杂质散射其本可以忽畸，起主要作用的是品格振动散射，所以加度越高.迁核率越低44-2.解：辽移率是T位电场强度下载流所次得的漂移速率s影响迁移率的主要因素有能带结构(我流尸白效质垃八温度和各种散射机构，43.解；Si的电阴率与温度的变化关系可以分为三个阶段；(1)温度很低时,电阻窣随温度开鬲而降低，因为这时本征激发极弱

21、，可以忽略；载流于主要来源于杂质电离,施若温度升高.载流了浓度逐步增加，相应乩内杂质散射也随之增加，从而使得迁移丰随温度升高而增大，计致电阻率随温,以升弱而降低.(2)温度进一步增加(合空温，电阻率前温度升高而升而，在这一温度范围内、杂技已经全部电离，同时本征激发尚不明显，故载流于浓度基本没行变化9对散射起主要作用的是晶格散射,迁移率领温反升高而降低,目致电阴率随温度升高而升高S秒3)温度再进一步增加，虫网率随温度力高而降低,这时本征激发越来越多，虽然迁移率的温度升高而降低,但是本征载流于增加很快,其影响大大超过了迁移率5低对电阻率的影响，守致电用率随温度升高而降低。当然.温暖超过器件的最商.

22、1作温度时，器件己经不能正常1件.了.4-4.证班%=0时CT有极俏而降=斗胸。0,故困极小俏即黑="-二%二。所以二4,4叫儿/1t有CT=弓=2,qJ""Will.4-5.解;8的体积v二呜幽L"5Mc“3)233书签11/24 B M(3.0x10Hx1000(6.025x1On)22.556故材料的电导率为：cr=liiiPn=(6.579x10,7)x(1.602x1019)x520=24,04(C1'em')答：此材料的电导率约为24.04a,em1,第五章、非平衡我流于习题5-1,何谓平衡我流于？非邛衡状态与平衡状态的差异何

23、在？5-2、漂移运动和抵散运动肓什么不同？最3.漂移运动与犷散运动之间仃什么帙系？简并半导体的迁移率、犷政系数之间有什么联系？5.4.平均白由程与扩散长度有何不同？平均白由时间与II平衡我流了的寿命乂%何不同？踮5-5、叶明北平衡我流了的寿命满足如二夕4r,并说明式中各项的物理意义，5-6.导出|简并我流满足的也因期坦关系。57、间按复行效应与陷阱效应有何异同？5-8.光均匀熙射在的n型Si样品上,电子-空穴对的产生率为4XIU久m3sL样品寿命为8g试评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电流出式为一叩”工5-10.假设Si中空穴浓度是线性分布，在4网内的浓度差为2

24、X104m试计算空穴的扩散也流密度.5-1K试证明在小信号条件卜，本征半导体的非平衡裁流子的寿命最长.解：S-1、解；半导体处北平衡态时，阳加的产生率使或流子浓度超过热平衡载流了浓度.釉外产生的这部分载流了就是北平衡载流于，通常所指的11平衡载流不是指若平衡少于.热平衡状态下半导体的我流产浓度是一定的，产生与亚介处于动态平衡状态，跃迁引起的产生、/合不会产生宏观效应.在琴平衡状态卜.领外的产生、复合效应会在宏观观象中体现出来,5-2、解；漂移运动是载流于在外电场的作用下发生的定向运动，而扩散上由于浓度分布不均匀导致我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

25、则是我流了的分布引赳的.5-3、解：潦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打散系数则通过爱因斯组关系相联系.二者的比值与温度成反比美系。即E-JL.DV54衿：邛%|'|山段是在连续两次散射之间软流子自由运动伊？巾均期程,而如股匕四则是力平衡我流于深入祥晶的平均儿肉它们的不同之处在F平均自由科由散射决定，而打散长度由犷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敬射平均所需的自由时间，非平衡我流了的4命是指非平衡我流了的平均生存时间，再若与散射仃关，散射感弱，平均自由时间越长：后者由更介几率决定.它与豆合几率成反比关系。5-5、证明：单位时

26、间内非平衡我流子的流少数=而在单位时间内发介的非平衡我流了数=分如唳在，=orj划撤除光照则在单位时间内战少的小平衡我流了数=在单位时间内从合的小平衡载端f数.即由T,.在小注入条件卜，丁为常数，解方程（,得到请输入检索美废词书签12 i噩50一"（。卜二（2）式中，”为二。时刻的非平衡栽流浓度,此式表达了非平衡蒙流于轴时间呈指数袁减的规律,得证.5-6.证明：假设这是n型半导体，杂质沌度和内建电场分布入图所示稳态时半导体内部是电中性的,小Jn=GD即-。，严-叫.工二。t对于非简并半导体E.（a）=£0）+（-）V（x）-（2）.一卜E.八句所以n（x）=Nt-e口=MU

27、）.J'-（3）而3）n皿=工皿.心）t（4）dx即rdx由昨誓.管妍（一4明皿啜曙女"一=6斌=1年这就是非简并半导体湍足的爱因斯巩关系.得证n5-7.答:间接复合效应是指非平衡载流了通过位于禁带中特别是位丁噤带中央的杂质或奴笳能级匕而逐渐消失的效应，昆的仃在可能大大促进载流了的曳介;话输入检索关键词书签阴阴效应是指什邛衡我流r溶入位禁带中的杂质或缺陷般级匕中.使在巳上的电子或空穴的填充情况比热邛衡时1较大的变化，从引起八IlHAp,这片效应对腑态过程的影响很重要。此外,的有效的豆合中心在禁带中央,而更仃效的陷川能级在费米掂级附近，一般来说,所有的杂质或跳陷能级都有某种程度

28、的陷阱效应.而且陷阱效应是否成立还与一定的外界条件行关.5-8,解：比照前=1.167(Q光照后Ap=GT=(4XIO21)C8XI04)=3.2X10埼cm，则。=5,+A。二优+3八十,=IJ67+(3.2X10,A)(1.6x10M90=3.5I(H''cm'l)答：光黑前后样品的电导率分别为1.167。和3.51。&L5-9.证明:对于独简井的11均匀半导体J=(7nV+(/,)温=n4LE+q【X：=n.心&dxkJ同时利用非简并半导体的爱因斯坦关系.所以书签14 i 24而即+Pn22-jn（iptj2n）所以7J2m.本征半导体的非邛衡我流

29、r的寿命最长.得证e第六篇-金属和半导体接触习题61、什么是功用数？哪些因数影响半导体的功函数？什么是接触势差？62、什么是Sclutky势垒？影响其处坐高度的因数有哪些？&3、什么是次相接触？形成欧姆接触的方法有几种？试根据能带图分别加以分析，6-4、什么足镜像力？什么是隧道效应？它们对接触势华的影响怎样的？&5、施主浓度为7.0X的口型Si与AI形成金属与半导体接X，A1的功函数为4.20eV.Si的电了亲和能为4.U5eV.试画出理想情况下金属-半导体接触的附带图并标明半导体表面势的数值=6-6、分别分析n型和p型半导体形成阻杼层和反阻岩层的条件，6-7,试分别画出n型和

30、p型半导体分别形成阻挡层和反阴挡层的能带图，6-8、什么是少数我流了注入效应？69、某Shouky二极管，其中半导体中，主浓度为2.5Xlo'W.势力高度为O.64eV,加上4V的正向电压时.试求势皇的宽度为多少？6-10,试果据能带图定性分析金福巾型半导体形成良好欧姆接触的麻囚。题解：O6-1,答：功函数是指真空电子能级员与半导体的费米能级称之差,影响功函数的因素是惨杂浓度、温度和半导体的电子亲和势"接触势则是将两种不同的忖科由T接触而产生的接触电势差.诸一人检索关键词*书签16 J 24M6-2.答:金属与n型半导体接触形成阻挡层.其势垒厚度随着外加电压的变化而变化.这就

31、是Schoiiky势上、影响具势皇岛度的因素是四种材料的功函数.影响其势冬厚度的因素则是材料（杂质浓度等）和外加电压。6-3、答：狄姆接触是指其电流仙乐特性满足欧姐定律的金屈与卡导体接加形成欧姆接触的常用方法有两种.其一是金属与甲接杂n型半导体形成能产生隧道效应的薄势垒层，其二是金属与p型半厅体接触构成反阻挡层,其能带图分别如卜;64答，金属与半导体接触时半导体中的电苻在金属衰面感应出带电符号相反的电荷,同时半导体中的电荷要受到金川中的感应电荷的库仑吸引力,这个吸引力就称为窗像力。能用低于势房顶的电子有一定儿本穿过势上.这种效应就是陡道效应.隧道穿透的几率与电子的能量和势垒厚度有关。在加上反向

32、电氏时,上述两种效应将使得金展一边的势今降低,而R反向电压越大势垒降得超低，从而甘致反向电流不饱和.6-5,解，金属与半导体接触前、后通带图如图所示:=0.026 in2"x/0W,7x/小U.155&W)q3+凡)-%q=(4.05+0.1558)-4.3=W，”2(W答：半导体的我面势为-0.0942V6-6.解：(1)金属与n半导体接触形成阻挡后的条件是WqW”其接触后的能带图如图所示：请输入检索关键词电子和有接fit后：界面:书签17，24，圜噩金枇写I1TO本接触而或反阻挡度的条件延w“WE触后的哈衽图如图所示：接地后:界面电子反用挡房»住内（2）金属与p

33、半导体接触形成阻挡层的条件是WnJJV“其接触后的能带触如图/17 / 24*书签,金周与P半导体接体形成反阻挡层的条件是Wm>W刖其接触后的能带图如图所示，68.答：当金属与n型半导体形成整流接触时,加上正向电压.空穴从金属流向半等体的现象就是少数栽流子注入效它本质I及半导体价带顶附近的电产流向金帽中金明费米能级以卜的空能级，从而在价带顶附近产生空穴，小注入时，注入比（少数我流了电流与电电流走之比）很小；在大由流条件"注入比随心流密度增加而增大。回6%解:2£式")vqN伊1”(8854史2卜一!南V(1.6x10步)(2.5世)4.2x103(m)话输入

34、检索关触词*书签18 /24 0噩答：势皇的宽度约为4.2XIU%.640、解：当金属和半导体接触接触时.如果对半导体的掺杂很高,将会使得势金区的电以妙，氾3势豹乂:汇以为透,当ii电渔hF:地位川.乂接触电阻很小，金显坤导体接触近似为欧姆按为。加上正,反向电压时向能带图如F图所示：谙输入检索美速词2 .两种金属A和B通过金属C相接触，若温度相等，证明其两端a,b的电势差同A,B直接接触的电势差一样如果A是Au,B是Ag,C是Cu或Al，则Vab为多少？解:Vac =-Wa- WcVcb =Wb- WcVab = Vac+Vcb Wc-Wa Wb-Wc Wb- Wa1qqq可得证口Wau=4.

35、8eV,Wag=4,4eV以“LWb-Wa44-4.8一故：Vab=-0,4Vqq4 .受主浓度NA=1017CM-3的P型楮，室温下的功函数是多少？若不考虑表面态的影响，它分别同Al,Au,Pt接触时,形成阻挡层还是反阻挡层？楮的电子亲和能取4.13eV。解：设室温下杂质全部也离N6x10审则：化j=N、E,=E+KThi=旦.+0026hi-二旦,40.105eVA1°该型铭的功函数为：Ws=z,+E-&J=4.13+0.67-0.105=4,695eV已知：W'=4/8eV.显然；形成型阻挡层WAm=520cV,Wh=5.43cV显然一拧的功函数均大于Ws,故该

36、p-Si和Au,Pt接触形成p型反阻挡层，八£(eVlEotn用波长为 185nm的5 .某功函数为2.5eV的金属表面受到光照射。这个面吸收红光或紫光时，能发出光电子吗?紫外线照射时，从表面放出的光电子的能量是多少eV?解二.以/(lOiiin:JJ_勺紫光为饱h=760nm»石一E一*编5斌tO"H#：Z,=3KOnmT=-=7.K9xKJuHz：因此：/i/i=6.63x10Hx3.95x10=L64cV<2.5eV327eV>2.SeV故，红光不能产生光电光,紫光可以产中光电子。为二】85nm,/j=i.62xIOISHz；-也。F*包：V光电

37、尸能量为，6.72.5=4.2eV5V反向电压6 .电阻率为10cmQ?的n型楮和金属接触形成的肖特基势垒二极管。若已知势垒高度为0.3eV,求加上时候的空间电荷层厚度。|解上电阻率为查表得：/Vn=1.5xlOHcm所以工E-EF-Krinw-00261n_029cvr，(乂1Q5xKT2s卡(匕>卜)/2xlfix8.85x0l?x(0.fll+5)-二J而一.*.寺769皿力门V1.6x10uxl15101+xl0*1半导体物理学基本概念有效质量载流子在晶体中的表观质量，它体现了周期场对电子运动的影响。其物理意义：1）有效质量的大小仍然是惯性大小的量度；2）有效质量反映了电子在晶格

38、与外场之间能量和动量的传递，因此可正可负。空穴是一种准粒子，代表半导体近满带（价带）中的少量空态，相当于具有正的电子电荷和正的有效质量的粒子，描述了近满带中大量电子的运动行为。回旋共振半导体中的电子在恒定磁场中受洛仑兹力作用将作回旋运动，此时在半导体上再加垂直于磁场的交变磁场，当交变磁场的频率等于电子的回旋频率时，发生强烈的共振吸收现象，称为回旋共振。施主在半导体中起施予电子作用的杂质。受主在半导体中起接受电子作用的杂质。杂质电离能使中性施主杂质束缚的电子电离或使中性受主杂质束缚的空穴电离所需要的能量。n-型半导体一-以电子为主要载流子的半导体。p-型半导体一-以空穴为主要载流子的半导体。浅能

39、级杂质杂质能级位于半导体禁带中靠近导带底或价带顶，即杂质电离能很低的杂质。浅能级杂质对半导体的导电性质有较大的影响。深能级杂质杂质能级位于半导体禁带中远离导带底（施主）或价带顶（受主），即杂质电离能很大的杂质。深能级杂质对半导体导电性质影响较小，但对半导体中非平衡载流子的复合过程有重要作用。位于半导体禁带中央能级附近的深能级杂质是有效的复合中心。杂质补偿在半导体中同时存在施主和受主杂质时，存在杂质补偿现象，即施主杂质束缚的电子优先填充受主能级，实际的有效杂质浓度为补偿后的杂质浓度，即两者之差。直接带隙半导体的导带底和价带顶位于k空间同一位置时称为直接带隙。直接带隙材料中载流子跃迁几率较大。间接

40、带隙半导体的导带底和价带顶位于k空间不同位置时称为间接带隙。间接带隙材料中载流子跃迁时需有声子参与，跃迁几率较小。平衡状态与非平衡状态半导体处于热平衡态时，载流子遵从平衡态分布，电子和空穴具有统一的费米能级。半导体处于外场中时为非平衡态，载流子分布函数偏离平衡态分布，电子和空穴不具有统一的费米能级，载流子浓度也比平衡时多出一部分，但可认为它们各自达到平衡，可引入准费米能级表示。电中性条件半导体在任何情况下都维持体内电中性，即单位体积内正电荷数与负电荷数相等。非简并半导体半导体中载流子分布可由经典的玻尔兹曼分布代替费米分布描述时，称之为非简并半导体。简并半导体半导体重掺杂时，其费米能级有可能进入到导带或价带中，此时载流子分布必须用费米分布描述，称之为简并半导体。简并半导体有如下性质：1）杂质不能充分电离；2）杂质能级扩展为杂质能带。如果杂质能带与导带或价带相连，则禁带宽度将减小。本征半导体本征半导体即纯净半导体，其载流子浓度随温度增加呈指数规律增加。杂质半导体在半导体中人为地，有控制地掺入少量的浅能级杂质的半导体，可在较大温度范围内保持半导体内载流子浓度不随温度改变。即掺杂的主要作用是在较大温度范围维持半导体中载流浓度不变。多数载流子与少数载流子-多数载流子是在半导体输运过程中起主要作