1、半導(dǎo)體復(fù)習(xí)試題1對(duì)于大注入下的直接輻射復(fù)合，非平衡載流子的壽命與 D A.平衡載流子濃度成正比B.非平衡載流子濃度成正比C.平衡載流子濃度成反比D.非平衡載流子濃度成反比2有3個(gè)硅樣品，其摻雜情況分別是：含鋁1 x 10-15cm-3乙含硼和磷各1 x 10-17cm-3丙.含傢1 x 10-17cm3室溫下，這些樣品的電阻率由高到低的順序是C A.甲乙丙 B. 甲丙乙 C.乙甲丙 D.丙甲乙3. 有效復(fù)合中心的能級(jí)必靠近A 禁帶中部B. 導(dǎo)帶 C. 價(jià)帶 D. 費(fèi)米能級(jí)4. 當(dāng)一種n型半導(dǎo)體的少子壽命由直接輻射復(fù)合決定時(shí)，其小注入下的少子壽命正比于C A.1/nOB.1/ nC.1/pO D

2、.1/p5. 以下4種半導(dǎo)體中最適合于制作高溫器件的是D A. SiB. GeC. GaAs D. GaN6. 半導(dǎo)體的晶格結(jié)構(gòu)式多種多樣的， 常見(jiàn)的Ge和Si材料，其原子均通過(guò)共價(jià)鍵四面體相互結(jié)合，屬于 金剛石 結(jié)構(gòu)：與Ge和Si晶格結(jié)構(gòu)類似，兩種不同元素形成的化合物半 導(dǎo)體通過(guò)共價(jià)鍵四面體還可以形成閃鋅礦 和 纖鋅礦 等兩種晶格結(jié)構(gòu)。7. 如果電子從價(jià)帶頂躍遷到導(dǎo)帶底時(shí)波矢k不發(fā)生變化，那么具有這種能帶結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體稱為直接禁帶半導(dǎo)體，否那么稱為間接禁帶半導(dǎo)體，那么按這種原那么分類,GaAs屬于 直接禁帶半導(dǎo)體。晶格振動(dòng)8. 半導(dǎo)體載流子在輸運(yùn)過(guò)程中，會(huì)受到各種散射機(jī)構(gòu)的散射，主要散射機(jī)構(gòu)有

3、 散射、 電離雜質(zhì)散射、中性雜質(zhì)散射、位錯(cuò)散射、載流子間的散射和等價(jià)能谷間散射。9. 半導(dǎo)體中的載流子復(fù)合可以有很多途徑，主要有兩大類：帶間電子-空穴直接復(fù)合和通過(guò)禁帶內(nèi)的 復(fù)合中心 進(jìn)行復(fù)合。10. 反向偏置pn結(jié)，當(dāng)電壓升高到某值時(shí)，反向電流急劇增加，這種現(xiàn)象稱為pn結(jié)擊穿，主要的擊穿機(jī)理有兩種：雪崩擊穿和隧道擊穿。11. 受主能級(jí)：通過(guò)受主摻雜在半導(dǎo)體的禁帶中形成缺陷能級(jí)。正常情況下，此能級(jí)為空 穴所占據(jù)，這個(gè)被受主雜質(zhì)束縛的空穴的能量狀態(tài)稱為受主能級(jí)。12. 直接復(fù)合：導(dǎo)帶中的電子越過(guò)禁帶直接躍遷到價(jià)帶，與價(jià)帶中的空穴復(fù)合，這樣的復(fù) 合過(guò)程稱為直接復(fù)合。13. 空穴：當(dāng)滿帶頂附近產(chǎn)生

4、Po個(gè)空態(tài)時(shí)，其余大量電子在外電場(chǎng)作用下所產(chǎn)生的電流，可等效為Po個(gè)具有正電荷q和正有效質(zhì)量mp，速度為vk的準(zhǔn)經(jīng)典粒子所產(chǎn)生的電流，這 樣的準(zhǔn)經(jīng)典粒子稱為空穴。14. 過(guò)剩載流子：在光注入、電注入、高能輻射注入等條件下，半導(dǎo)體材料中會(huì)產(chǎn)生高于熱平衡時(shí)濃度的電子和空穴，超過(guò)熱平衡濃度的電子n=n-no和空穴 p=p-po稱為過(guò)剩載流子。15. 費(fèi)米能級(jí)、化學(xué)勢(shì)：費(fèi)米能級(jí)與化學(xué)勢(shì)：費(fèi)米能級(jí)表示等系統(tǒng)處于熱平衡狀態(tài)，也不 對(duì)外做功的情況下，系統(tǒng)中增加一個(gè)電子所引起系統(tǒng)自由能的變化，等于系統(tǒng)的化學(xué)勢(shì)。處于熱平衡的系統(tǒng)有統(tǒng)一的化學(xué)勢(shì)。這時(shí)的化學(xué)勢(shì)等于系統(tǒng)的費(fèi)米能級(jí)。費(fèi)米能級(jí)和溫度、 材料的導(dǎo)電類型雜質(zhì)

5、含量、能級(jí)零點(diǎn)選取有關(guān)。費(fèi)米能級(jí)標(biāo)志了電子填充能級(jí)水平。費(fèi)米 能級(jí)位置越高，說(shuō)明較多的能量較高的量子態(tài)上有電子。隨之溫度升高，電子占據(jù)能量小 于費(fèi)米能級(jí)的量子態(tài)的幾率下降，而電子占據(jù)能量大于費(fèi)米能級(jí)的量子態(tài)的幾率增大。16. 當(dāng)電子和空穴的濃度是空間和時(shí)間的函數(shù)時(shí)，它們隨時(shí)間的變化率將由載流子的擴(kuò)散、 漂移及其產(chǎn)生和復(fù)合所決定，由電子數(shù)、空穴數(shù)的守恒原那么，試寫(xiě)出載流子隨時(shí)間的凈變 化率蟲(chóng)和，并加以說(shuō)明。解：載流子隨時(shí)間的凈變化率蟲(chóng)和乞?yàn)橛疫叺谝豁?xiàng)為擴(kuò)散項(xiàng)，第二項(xiàng)為漂移項(xiàng)，第三項(xiàng)為產(chǎn)生，第四項(xiàng)為復(fù)合。注意：為電場(chǎng)，是幾何空間坐標(biāo)的函數(shù)，該式為連續(xù)性方程.17請(qǐng)描述小注入條件正向偏置和反向偏置下

6、的pn結(jié)中載流子的運(yùn)動(dòng)情況，寫(xiě)出其電流密度方程，請(qǐng)解釋為什么pn結(jié)具有單向?qū)щ娦裕拷猓涸趐-n結(jié)兩端加正向偏壓Vf根本全落在勢(shì)壘區(qū)上，由于正向偏壓產(chǎn)生的電場(chǎng)與內(nèi)建電場(chǎng)方向相反，勢(shì)壘區(qū)的電場(chǎng)強(qiáng)度減弱，勢(shì)壘高度由平衡時(shí)的qVD下降到q(VD-VJ，耗盡區(qū)變窄，因而擴(kuò)散電流大于漂移電流，產(chǎn)生正向注入。過(guò)剩電子在p區(qū)邊界的結(jié)累，使一Xtp處的電子濃度由熱平衡值nop上升并向p區(qū)內(nèi)部擴(kuò)散，經(jīng)過(guò)一個(gè)擴(kuò)散長(zhǎng)度 Ln后，又 根本恢復(fù)到nop。在-Xtp處電子濃度為n(-x Tp)，同理，空穴向n區(qū)注入時(shí)，在n區(qū)一側(cè)XTn 處的空穴濃度上升到p(x Tn)，經(jīng)Lp后，恢復(fù)到Pon。反向電壓*在勢(shì)壘區(qū)產(chǎn)生的電場(chǎng)與

7、內(nèi)建電場(chǎng)方向一致，因而勢(shì)壘區(qū)的電場(chǎng)增強(qiáng)，空間 電荷數(shù)量增加，勢(shì)壘區(qū)變寬，勢(shì)壘高度由qVD增高到q(VD+VR).勢(shì)壘區(qū)電場(chǎng)增強(qiáng)增強(qiáng)，破壞了原來(lái)載流子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)和漂移運(yùn)動(dòng)的平衡，漂移運(yùn)動(dòng)大于擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。這時(shí)，在區(qū)邊界處的 空穴被勢(shì)壘區(qū)電場(chǎng)逐向p區(qū)，p區(qū)邊界的電子被逐向n區(qū)。當(dāng)這些少數(shù)載流子被電場(chǎng)驅(qū)走 后，內(nèi)部少子就來(lái)補(bǔ)充，形成了反向偏壓下的空穴擴(kuò)散電流和電子擴(kuò)散電流。電流密度方程：jD=js.|exP 比 -1一風(fēng)丁 j -正向偏置時(shí)隨偏置電壓指數(shù)上升，反向偏壓時(shí)，反向擴(kuò)散電流與V無(wú)關(guān)，它正比于少子濃度，數(shù)值是很小的，因此可以認(rèn)為是單向?qū)щ姟?8.室溫時(shí)鍺的本征載流子濃度m=2.1 1013cm&q

8、uot;，均勻摻雜百萬(wàn)分之一的硼原子后，又均勻摻入1.442 X 1017cm3的砷，計(jì)算摻雜鍺室溫時(shí)的多子濃度和少子濃度以及Ef的位置。(10 分)解：硼的濃度：2= 4.42 X 1016 cm3。163173有效施主雜質(zhì)濃度為：ND=(14.42-4.42)：10 cm =10 cm室溫時(shí)下雜質(zhì)全部電離，由于有效雜質(zhì)濃度遠(yuǎn)大于本征載流子濃度2.4 X1013cm3，鍺半導(dǎo)體處于飽和電離區(qū)。173多子濃度no= ND= 10 cm少子濃度 po= n7no=(2.4 ?1013)2 /1017=5.76 ?109(cm-3)1719費(fèi)米能級(jí)：Ef=E+k°TIn(N d/Nc)=

9、Ec+0.026In10/(1.1 ：10 )=E c - 0.122(eV)19.摻有1.1 X1015cm3硼原子和9X 1014cm3磷原子的Si樣品，試計(jì)算室溫時(shí)多數(shù)載流子 和少數(shù)載流子濃度及樣品的電阻率。解：對(duì)于 Si: ND=9 X 1014cm3 ；1.1 X 1015cm3; T= 300K時(shí) n i=2.4 X 1013cm3.143多子濃度.n0 = Nd - Na =2 10 cm_ .213、2ni(2.4 10 )_3 小 cc a r123p° = cm =2.88漢10 cm少子濃度： 山 2 103.由電阻率為4, icm的p型Ge和0.4m的n型Ge半導(dǎo)體組成一個(gè)p-n結(jié)，計(jì)算在室 溫(300K)時(shí)內(nèi)建電勢(shì) Vd和勢(shì)壘寬度 xd。在上述電阻率下，p區(qū)的空穴遷移率Jp = 165