ni2故次方程无解。若能求得n0，可由p0?求得p0。
n0
9、什么叫热导率？试述热导率的形成原因。 解：
当物体中存在温度梯度时，热能将由高温部分向低温部分传递。热流密度正比于温度梯度。即W????rT，比例系数?成为热导率，单位为W/m·K。热导率决定于导热物体本身的性质，负号表示热流是沿温度降低的方向。
形成原因：金属含有浓度很高的自由电子，金属导热主要通过电子的运动来进行。半导体的导热通常是晶格热导占主要地位，但在载流子浓度很高的半导体中，晶格热导和载流子热导则都要考虑。在绝缘体中，载流子数量极小，主要依赖晶格热导。
10、何谓赛贝克效应？试述赛贝克效应的形成原因。 解：
将两种不同的材料（金属或半导体）连接，当材料A和B的两个接触点之间存在温度差⊿T（T=T0+⊿T）时，其间就会电动势，这种效应称为赛贝克效应。
以p型半导体为例说明赛贝克效应的形成原因：由于高温端得空穴具有较高的平均动能，因而空穴便从高温端向低温端扩散，在开路情况下，样品两端形成空间电荷，从而在半导体内部形成方向由低温端指向高温端的电场，在电场的作用下，空穴漂移流和扩散流方向相反，在相互抵消达稳定时，两端形成的电势差就是由温度梯度引起的温差电动势。对于n型半导体材料，温差电场的方向则相反，有高温端指向低温端。 11、以金属与n型半导体为例，说明产生帕尔贴效应的机理。 解：
假定金属和半导体的费米能级相同，接触后能带如图所示。当电子由金属向半导体运动时，遇到的势垒高度为EC?EF。因此电子至少吸收EC?EF的能量才能进入到半导体。进入半导体后，电子要在半导体中流动还需要一定的能量，若电子从半导体进入金属时，需要放出相同的能量。
如图所示的Si样品，在X正方向加1.5V电压，得到12mA电流，若同时在Z方向加0.1Wb/m的磁场，在+Y方向可测得1.3mV的电压，设材料主要是一种载流子导电。求： ①材料的导电类型；②霍尔系数；③载流子浓度；④载流子迁移率。
2
解：
（1）在y正方向上测得正电压，故材料的导电类型为P型材料。 （2）样品在x，y，z坐标轴上的长度分别为a，b，c
在z方向加磁场时，载流子受洛伦兹力和电场力相抵消，y方向电流为零，对于P型半导体有qEy?qvxBz ，
vx为电子运动速度。 qEy?qvxBz?1jxBz，jx为x方向上电流密度 p0Ey??1jxBz?RHjxBz， RH为霍尔系数 qp0EyUy/bUyc1.3?10?3?0.2?10?31?43RH??????2.17?10m/C ?3qp0jxBzIxBz/bcIxBz12?10?0.1（3）由上式可知载流子浓度为
p0?11223163 ??2.88?10/m?2.88?10/cm?19?4qRH1.6?10?2.17?10（4）x方向电阻为Rx?Uxaa得 ???Ixbcn0qunbcaIx0.8?12?10?3up???347cm2/V?s 16?19?3?3p0qbcUx2.88?10?1.6?10?2?10?0.2?10?1.5或者:
tg??EyEx??pBz
第五章 过剩载流子及其复合
1、过剩载流子 过剩载流子浓度
过剩载流子：半导体材料处于非平衡状态，相应的导带电子和价带空穴成为非平衡载流子。 过剩载流子浓度：为了与热平衡载流子相区别，分别用n和p表示导带电子和价带空穴浓度，同时定义：
△n=n- n0，△p=p-p0 为非平衡载流子浓度。
2、某p型半导体掺杂浓度NA?1016/cm3，少子寿命?n?10?s，在均匀光的照射下产生非平衡载流子，其产生率g?1018/cm3?s。试计算室温下，光照下的费米能级并和原来无光照时的费米能级比较。设本征载流子浓度为：ni?1010/cm3。 解：（1）无光照时，空穴浓度为
?Ei?EF?16cm/3?niex p0?NA?10?p?
KT?B?解得 EF?Ei?KBTlnNA ni?231.3?810?3001610?Ei?ln 1.602?10?19101 0?Ei?0.35eV即费米能级在禁带中线下0.35eV
（2）稳定光照后，产生的非平衡载流子为
?n??p?g?n?1018?10?10?6?1013/cm3
p?p0??p?1016?1013?1016/cm3 ni2n?n0??n???n?104?1013?1013/cm3p0p?Ei?EF??p0?niexp??KT?B? pp?Ei?EF?KBTlnni1.38?10?23?3001016?ln101.602?10?1910 ?0.35eVn?EF?Ei?n?niexp??
KT?B?n1.38?10?23?3001013E?Ei?KBTln?ln10?19ni1.602?1010
nF?0.18eVpn上面两式说明：EF在Ei之下0.36eV，接近于无光照时的费米能级；EF在Ei之上0.18eV。 pn从而说明，对于p型半导体EF接近于价带，EF接近于导带。
3、掺施主杂质的ND＝1015cm-3 n型硅，由于光的照射产生了非平衡载流子Δn＝Δp＝1014cm-3。试计算这种情况下准费米能级的位置，并和原来的费米能级做比较。 [解]
n-Si，ND＝1015cm-3，Δn＝Δp＝1014cm-3，
n0?NCexp(?EC?EF)k0Tn010?Ec?0.026lneV?Ec?0.266eV19Nc2.8?1015
?EF?Ec?k0Tln光照后的半导体处于非平衡状态：
nEC?EFn?n0??n?NCexp(?)k0Tn?EF?Ec?k0Tlnn0??n10?10?Ec?0.026lneV?Ec?0.264eVNc2.8?10191514
nEF?EF?0.002eV
pEv?EFp??p?NVexp()k0Tp?EF?Ev?k0Tln?p10?Ev?0.026lneV?Ev?0.302eVNv1.1?101914
室温下，EgSi＝1.12eV；
EF?Ec?0.266eV?Eg?Ev?0.266eV?1.12eV?Ev?0.266eV?Ev?0.854eV
pEF?EF?0.552eV
比较：
n由于光照的影响，非平衡多子的准费米能级EF与原来的费米能级EF相比较偏离不多，而p非平衡勺子的费米能级EF与原来的费米能级EF相比较偏离很大。
4、 一块电阻率为3Ω·cm的n型硅样品，空穴寿命?p?5?s，再其平面形的表面处有稳定的空穴注入，过剩空穴浓度(?p)0?1013cm?3，计算从这个表面扩散进入半导体内部的空穴电流密度，以及在离表面多远处过剩空穴浓度等于1012cm-3？ [解] ??3??cm；?p?5?s，(?p)0?1013cm?3：
由??3??cm查图4－15可得：ND?1.75?1015cm?3， 又查图4－14可得：?p?500cm2/V?S 由爱因斯坦关系式可得：Dp?k0T1?p??500cm2/S?12.5cm2/S q40