现代半导体物理与器件

现代半导体物理与器件一、选择填空1.非平衡载流子寿命公2.本征载流子浓度公式3.本征半导体概念:完全不含杂质且无晶格却缺陷的纯净半导体称为本征半导体。4.半导体功函数概念:功函数是指真空电子能及E。与半导体的费米能级Ef之差。5.单位晶胞中原子占据的百分比,原子的数目:简立方52.4%1个;面心立方74%4个;体心立方68%2个;金刚石晶格34%8个。6.N型半导体,P型半导体的概念:N型半导体自由电子浓度远大于空穴浓度的杂质半导体。P型半导体即空穴浓度远大于自由电子浓度的杂质半导体。7.载流子的迁移率和扩散系数,爱因斯坦关系式,影响载流子的迁移率的因素,两种散射机制8.PN结击穿的类型,机制:齐纳效应,雪崩击穿。二.1.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和负电的区域;2.存储时间:当pn结二极管由正编变为反编时,空间电荷区边缘的过剩少子浓度由稳定值变为0所用的时间;3.费米能级:是指绝对零度时电子填充最高能级的能量位置;4.准费米能级:在非平衡状态下,由于导带和价带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费米能级称为准费米能级;5.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,该势垒导致大的界面电阻值;6.非本征半导体:进行了定量施主或受主掺杂,从而使电子浓度或空穴偏离本征载流子浓度产生多数载流子电子(np型)的半导体;7.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;8.直接带隙半导体:导带边和价带边处于空间相同点的半导体;9.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数;10.雪崩击穿: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?答结空间电荷区内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,而这种带电离子是不能自由移动的。所以,对于空间电荷区内的低掺杂一侧其带电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带。2.为什么随着掺杂浓度的增大,击穿电压反而下降?倒带下移,造成禁带宽度变窄,不加外加电压时,能带的倾斜处隧道长度△x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穿过窄窄的禁带而到达n区导带,使得反向电流急剧增大而发生隧道击穿。所以,掺杂浓度越大,禁带宽度越窄,也就越容易发生隧穿,击穿电压也就越小。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。大,所以随着温度的升高,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。对于一般掺杂半导体,由于杂质浓度较低,电离杂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.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?高的地方向浓度低的地方的定向运动。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。TkqDu0=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?答:描述大量粒子的分布规律的函数。(1)麦克斯韦—玻尔兹曼分布函数:经典粒子、粒子可区分,而且每个能态、所容纳的粒子数没有限制。(2)玻色—爱因斯坦分布函数: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。答:(1)I—V关系式形式相同,由于电流输运机制不同,肖特基二极管的电流比PN结的大几个数量级;(2)相应的肖特基二极管的导通压降也比较降低;(3)因为肖特基二极管是单极性器件,只有多子,少子很少,可认为无少子存在,电荷,高频特性好,开关时间短,一般在ps数量级,pn结开关时间在ns数量级7.空间电荷区是怎样形成的。画出零偏与反偏状态下pn结的能带图。答:当p型半导体和n型半导体紧密结合时,在其交界面附近存