半导体简答题模板

1、1. 在怎样条件下，电流密度随电场强度成线性变化？在强电场下，欧姆定律是否仍然正确？电场强度不大的条件下；不正确2. 产生负微分电导的条件是什么？3. 如何用霍耳效应来测量出半导体的导电类型、载流子浓度及迁移率？从霍尔电压的正负可以判别半导体的导电类型；测出RH可求载流子浓度；测出电导率可求出霍尔迁移率。4. 具有相同电阻率的掺杂错和硅，哪一个材料的少子浓度高？为什么？ 错的少子浓度高。由电阻率=1/nqu和（ni）2=nopo以及硅和错本征载 流子浓度的数量级差别，可以算出错的少子浓度高。5. 电导有效质量与状态密度有效质量有何区别 ？它们与电子的纵向有 效质量和横向有效质量的关系如何？当导

2、带底的等能面不是球面时，不同方向的电导的有效质量就不同， 且态密度分布可能不同，通过把不同的电导有效质量进行加权平均， 就可以换算得到状态密度的有效质量。6. 什么是声子？它对半导体材料的电导起什么作用？声子是晶格振动的简正模能量量子， 声子可以产生和消灭，有相互作 用的声子数不守恒，声子动量的守恒律也不同于一般的粒子，并且声子不能脱离固体存在。电子在半导体中传输时若发生晶格振动散射， 则会发出或者吸收声子，使电子动量发生改变，从而影响到电导率。7. 半导体的电阻温度系数是正还是负的？为什么？负的，迁移率随温度的升高逐渐降低1. 区别半导体平衡状态和非平衡状态有何不同？什么叫平衡载流 子？半导

3、体的热平衡状态是相对的，有条件的。如果对半导体施加外 界作用，破坏了热平衡条件，这就迫使它处于与热平衡状态相偏离的 状态，称为非平衡状态。处于非平衡态的半导体比平衡态多出来的这 部分载流子称为非平衡载流子。2. 在平衡情况下，载流子有没有复合这种运动形式？为什么着重讨论非平衡载流子的复合运动？有，3. 什么是俄歇复合？在半导体中，电子与空穴复合时，把能量或者动量，通过碰撞转移给 另一个电子或者另一个空穴，造成该电子或者空穴跃迁的复合过程叫 俄歇复合4. 为什么不能用费米能级作为非平衡载流子浓度的标准而要引入准 费米能级？准费米能级和费米能级有何区别？当热平衡状态受到外界影响，遭到破坏，使半导体

4、处于非平衡状态 不再存在统一的费米能级，因为费米能级和统计分布函数都是指热平 衡状态下。而分别就价带和导带中的电子来说 ，它们各自基本上处于 平衡状态,导带和价带之间处于不平衡状态，准费米能级是不重合 的。1. 为什么在非平衡条件下，能用电子准费米能级来描述导带的电子分 布，而不能用于描述价带的空穴分布？因为在非平衡状态下，导带和价带在总体上处于非平衡，不能用统一 的费米能级来描述导带中的电子和价带中的空穴按能量的分布问题， 而导带中的电子和价带中的空穴按能量在各自的能带中处于准平衡 分布2. 区别平均自由时间、弛豫时间和非平衡载流子寿命的意义？平均自由时间是载流子连续两次散射平均所需的自由时

5、间，非平衡载流子的寿命是指非平衡载流子的平均生存时间。前者与散射有关，散射越弱，平均自由时间越长；后者由复合几率决定，它与复合几率成 反比关系。3. 如何区别深能级是复合中心还是陷井中心？间接复合效应是指非平衡载流子通过位于禁带中特别是位于禁带中 央的杂质或缺陷能级Et而逐渐消失的效应，Et的存在可能大大促进 载流子的复合；陷阱效应是指非平衡载流子落入位于禁带中的杂质或 缺陷能级Et中，使在Et上的电子或空穴的填充情况比热平衡时有较 大的变化，从引起厶p,这种效应对瞬态过程的影响很重要。此 外，最有效的复合中心在禁带中央，而最有效的陷阱能级在费米能级 附近。一般来说，所有的杂质或缺陷能级都有某

6、种程度的陷阱效应， 而且陷阱效应是否成立还与一定的外界条件有关。1. 解释一下连续性方程中各项的含义？第1项-由于扩散运动，单位时间单位体积中积累的空穴数；第2,3项 -由于漂移运动，单位时间单位体积中积累的空穴数；第 4项-由于其 它某种因素单位时间单位体积中产生的空穴数 （产生率）;第5项-为 由于存在复合过程单位时间单位体积中复合消失的空穴数。2. 非平衡载流子从半导体表面向体内扩散时， 电子和空穴的扩散速度 是否相同，稳定时它们在半导体内部的分布是否相同。由于扩散系数的不同，就是说在相同温度下电子与空穴的迁移率不同 其速度为迁移率和电势能的乘积，所以速度不同。3. 什么是丹倍效应？什么

7、是光磁效应？丹倍效应：非平衡载流子扩散速度的差异而引导起的光照方向产生电 场和电位差。光磁效应：在光辐射情况下，物质磁性会发生变化的现 象。5. D，口，t, L四个参量之间的关系如何？检查他们各自的单位， 考论扩散系数与那些物理量有关？L=（D T1/2 D=kT g6. 如下图所示，AB能带倾斜，费米能级在同一水平线上，在这种情 况下，是否存在：Ec1) 电子扩散流2) 电子漂移流3) 总电流1. 平衡p- n结有什么特点，画出势垒区中载流子漂移运动和扩散运 动的方向。平衡态p n结的能.帚图2. 定性地画出正向偏置时p- n结能带图；在图上标出准费米能级地 位置，并与平衡时p - n结能

8、带图进行比较。ppP O n正向偏屈下妁pc结妁费耒施圾3. 平衡p - n结既然存在有电势差，为什么p - n结又不能作为固体电池呢?p-n结的内电势是为了抵消结两边载流子因浓度差而产生的扩散运动 而产生的4. p - n结处的空间电荷层宽度的数量级是多少？这种空间电荷层是 由什么组成的？5. 写出p- n结整流方程，并说明方程中每一项的物理意义？对于较 大的正向偏置和反向偏置，这个方程分别说明什么样的物理过程？J=JSexp (qV/koT)-1正向偏压，V0,正向电流密度随正向偏压指数增大；反向电流密度为常数，不随偏压改变6. 反向电流由哪几部分构成的？在一般情况下什么是主要的？为什 么

9、反向电流和温度关系很大?J = _J =_撷严+叫几0)7. 解释硅p-n结的反向电流随反向电压增加而增大的原因。厶X 丁/8. 在测试p-n结反向电流时，有光照和无光照是不一样的，试问哪种情况下数值大？为什么？ 有光照大。处于反偏的PN结，无光照时，反向电阻很大，反向电流 很小；有光照时，光子能量足够大产生空穴对，在 PN结电场作用下, 形成光电流，电流方向与反向电流一致，光照越大电流越大。9. 考虑一个两侧掺杂浓度相等的突变 p- n结，画出其电荷、电场强度、电势在反偏条件下与到p-n结距离x的函数关系1. 分别画出正向、反向偏置p-n结n侧少数载流子的浓度与到p- n 结距离之间的函数关

10、系曲线，指出过剩载流子浓度何处为正，何处为 负？正偏，耗尽层边界少子积累Wr*ip 1in1ppO儿反偏，耗尽层边界少子耗尽2. 说明p- n结势垒电容和扩散电容的物理意义，分别讨论它们与电 流或电压的关系。反偏p-n结有无扩散电容？为什么？p-n结的势垒电容是势垒区中空间电荷随电压而变化所引起的一种 效应（微分电容），相当于平板电容。反向偏压越大，势垒厚度就越 大，则势垒电容越小。加有正向偏压时，则势垒厚度减薄，势垒电容 增大，但由于这时正偏p-n结存在有导电现象，不便确定势垒电容， 不过一般可认为正偏时 p-n结的势垒电容等于0偏时势垒电容的4 倍。p-n结的扩散电容是两边扩散区中少数载流

11、子电荷随电压而变 化所引起的一种微分电容效应，因此扩散电容是伴随着少数载流子数 量变化的一种特性。正向电压越高，注入到扩散区中的少数载流子越 多，则扩散电容越大，因此扩散电容与正向电压有指数函数关系。 无， 少数载流子越过PN结形成很小的反向电流，此时 PN结截止。3. 为什么p - n结的接触电位差不能通过万用表跨接在二极管两端的方法进行测量？4. 当p- n结n型区的电导率远远大于 p型区的电导率时，p-n结电 流主要是空穴流还是电子流？5. 说明处于开路条件下的突变 p- n结其接触电位差与哪些物理量有 关？为什么一个开路的p - n结必然形成接触电位差？6. 说明p-n结理想模型（即扩

12、散模型）的基本假设。在推导 p-n结 电流-电压关系时，这些基本假设体现在哪些地方？小注入-即注入少数载流子浓度比平衡多数载流子浓度小得多；突变耗尽层-即外加电压和接触电势差都落在耗尽层上，耗尽层中的 电荷是由电离施主和电离受主的电荷组成，耗尽层外的半导体是电 中性的。因此，注入的少数载流子在p区和n区是纯扩散运动；通过耗尽层的电子和空穴电流为常量-耗尽层中没有载流子的产生及复 合作用；玻耳兹曼边界条件-即在耗尽层两端，载流子分布满足玻耳 兹曼统计分布7. 对于非理想情况应做如何修正（着重从物理角度予以说明）？测量结果与理论值存在差异的主要原因： 势垒区中载流子的产生与 复合对电流影响；大的注

13、入条件；表面复合；串联电阻效应8. p -n结的接触电势差有无可能超过禁带宽度？为什么？9. 比较不同电阻率的错p-n结及其反向电流的大小。比较电阻率近 似相等的错和硅p- n结，其反向电流的大小。.1. 什么是欧姆接触？实现欧姆接触的方法是什么 ？简要说明其物理原 理。指金属与半导体的接触，其接触面的电阻远小于半导体本身的电阻， 实现的主要措施是在半导体表面层进行高参杂或引入大量的复合中 心。在不考虑表面态的时候，重掺杂的 pn结可以产生显著的隧道电 流。金属和半导体接触时，如果半导体掺杂浓度很高，则势垒区宽度 很薄，电子也要通过隧道效应贯穿势垒产生相当大的隧道电流，甚至超过热电子发射电流而

14、成为电流的主要成分。当隧道电流占主导地位时，它的接触电阻可以很小，可以用作欧姆接触。所以，当半导体重 掺杂时，它与金属的接触可以形成接近理想的欧姆接触2. 试比较p-n结和肖特基结主要异同点。共同点：由载流子进行电流传导。不同点：p-n结由少数载流子 来进行电流传导；肖特基结的主要传导机制是半导体中多数载流子的 热电子发射越过电势势垒而进入金属中。3. 比较扩散理论和热电子发射理论的异同点，其物理实质有何不同。以N型半导体为例（1）热电子发射理论：当n型阻挡层很薄，以至 于电子平均自由程远大于势垒宽度时，电子在势垒区的碰撞可以忽 略，因此，这时起决定作用的是势垒高度。半导体内部的电子只要有 足

15、够的能量越过势垒的顶点，就可以自由地通过阻挡层进入金属。 同 样，金属中能超越势垒顶的电子也都能到达半导体内。理论计算可以得出，这时的总电流密度Jst与外加电压无关，是一个更强烈地依赖 于温度的函数。（2）扩散理论：对于n型阻挡层，当势垒宽度比电子平均自由程大得多时，电子通过势垒区将发生多次碰撞， 这样的 阻挡层称为厚阻挡层。扩散理论正是适用于这样的厚阻挡层。此时， 总电流密度JsD与外加电压有关。4. 何谓热电子？半导体中的电子可以吸收一定能量（如光子、外电场等）而被激发， 处于激发态的电子称为热电子，处于激发态的电子可以向较低的能级 跃迁，如果以光辐射的形式释放出能量，这就是半导体的发光现象1. 金属和半导体的功函数是如何定义的？半导体的功函数与那些因素有关？金属的功函数表示一个起始能量等于费米能级的电子， 由金属内部逸 出到表面外的真空中所需的最小能量。Eg与费米能级之差称为半导体的功函数。与费米能级，电子的亲和能有关2. 说明金属-半导体接触在什么条件下能形成接触势垒（阻挡层）？ 分析n型和p型形成阻挡层和反阻挡层的条件？所谓阻挡层，在半导体的势垒区，形成的空间电荷区，它主要由正的