半导体物理复习

2020-02-22 13:14

一、名词解释

迁移率:单位场强下电子的平均漂移速度

复合中心:促进复合过程的杂质和缺陷称为复合中心

空间电荷:在pn结附近的电离施主和电离受主所带的电荷 陷阱效应:杂质能级积累非平衡载流子的作用 载流子:电子与空穴

金刚石结:构形成的晶体结构是一个正四面体,具有金刚石晶体结构 本征电离:

散射:载流子在半导体中运动时,便会不断地与热振动着的晶格原子或电离电了的杂质离子发

生作用,或者说发生碰撞,碰撞后载流子速度的大小及方向就发生改变,用波的概念,

就是说电子在半导体中传播时遭到散射。

浅能级杂质的作用:提供载流子

深能级杂质的作用:起复合中心的作用

杂质补偿:施主电子刚好够填充受主能级,但是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 扩散定律:SP= -DP

d?p(x)?x 这个公式描写了非平衡载流子空穴的扩散规律,称为扩散定律。

强电场效应:在强电场情况下,载流子从电场中获得的能量很多,载流子的平均能量比热平衡

状态时大,因而载流子和晶格系统不在处于热平衡状态。

非平稳载流子:比平衡状态多出来的这部分载流子称为非平衡载流子

准费米能级:导带和价带各自处于平衡态,因此存在导带费米能级和价带费米能级,称其为“准

费米能级”

稳态扩散方程:Dp

d?p(x)dx22??p(x)?

扩散长度:非平衡载流子深入样品的平均距离。称为扩散长度 爱因斯坦关系:

Dn?n?k0Tq

Dp?p?k0Tq

判断题

玻尔兹曼分布函数可以简单地看成是能量的负指数分布函数。(√)

费米能级与杂质浓度和温度相关,但无论在任何条件下都不能使费米能级进入导带。(×) 半导体中的载流子浓度是其最高布里渊区内价电子的浓度。(×)

n0p0?ni不仅适用于本征半导体而且适用于含杂质半导体。(√)

2在本征电离区多子与少子的浓度差别将不会太大。(√)

施主杂质能提供电子给导带,即使在补偿型杂质半导体中,只要ND-NA的浓度一定,在相同温度下,电导率就是一定的。(×)

格波在所有晶体中对电子的散射作用均相同。(×)

在低温极限T→0K时,杂质极少电离,故费米能级与杂质能级无关。(×)

在声学波中,对电子起散射作用的主要是长波,而长波中有一支纵波和两支横波。对电子起散射作用的主要是纵波,并能引起能带的波形起伏。(√)

作为半导体的杂质,浅能级提供载流子而深能级束缚载流子。(×)

以闪锌矿型结构组成的半导体,其原子间键的作用既具有共价性,又具有离子性。(√) 只要在硅中掺入低于4价的元素,硅就会成为P型半导体.(×)

有效质量实质上反映了半导体内部电场对电子作用的强弱。(√) 简答题

试简述费米能级的定义,在固定温度下与自由能F的关系;在平衡状态下与n型杂质浓度的关系和在非平衡状态下发生的变化。

答:费米能级表示的是半导体中电子填充满的最高能级的值;在固定温度下,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;n型杂质浓度越高,费米能级就越靠近导带,在非平衡状态下,费米能级会分裂为导带准费米能级和价带准费米能级 试解释:“位于禁带中央附近的深能级是最有效的复合中心”的原因 答:由公式U?Ntr?np?ni2??Et?Ei?n?p?2nich???k0T?可知,当Et?Ei时,复合率U趋向于极大。因此位

于禁带中央附件的深能级是最有效的复合中心。

试论述载流子在半导体中受到散射的主要机理及其温度的影响。

答:其根本原因是周期性势场的被破坏。如果半导体内部除了周期性势场外,又存在一个附加

势场△V的作用,就好使能带中的电子发生在不同k状态间的跃迁。

1. 电离杂质的散射Pi∝NiT?32,温度越高,载流子热运动的平均速度越大,可以较快地掠过

杂质离子,偏转较小,所以不易被散射。

2. 晶格振动的散射 (1)声学波散射 Ps∝T32

3212(2)光学波散射P0 ∝

(??1)(k0T)????11??

????1?exp()?1?f??1????k0T???k0T?当温度较低时,即T???1k0时,括号中的因子迅速地随着温度的下降而减小,即平均声子数迅速降低,因此散射概率随着温度的下降而很快减小。随着温度的升高,平均声子数增多,光学波的散射概率迅速增大

简述非平衡载流子的主要复合过程

答:1.直接复合:电子在导带与价带之间的直接跃迁,引起电子和空穴的直接复合

2.间接复合:①俘获电子过程,复合中心能级Et从导带俘获电子;②发射电子过程,复合中心能级Et上的电子被激发到导带;③俘获空穴过程,复合中心能级Et上的电子被激发到导带;④发射空穴过程,价带电子被激发到复合中心能级Et。 简述半导体能带的形成

答:半导体中,N个原子相互靠近结合成晶体后每个电子都要受周围原子势场的作用,其结果

是每一个N度简并的能级都分裂成N个彼此相互很近的能级,这N个能级组成一个能带。这时电子不再属于某一个原子而是在晶体中做共有化运动。分裂的每一个能带都称为允带,允带之间因没有能级称为禁带。

试解释在非平衡状态,小注入条件下,少数载流子起主要作用的原因。

答:在少注入情况下,非平衡多数载流子浓度比平衡时的多数载流子浓度少得多,但非平衡少数载流子浓度还是可以比平衡少数载流子浓度大得多,故它的影响就显得非常重要,相对来说,非平衡多数载流子的影响可以忽略。故少注入情况下,少数载流子起主要作用。

这复习资料总觉的有点不靠谱或者坑爹,请班里的大神斧正斧正啊


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