半导体问题模板

思虑题与练习题第一章半导体中的电子状态1、比较说明孤立原子中的电子、自由电子、晶体中的电子的运动状态？2、定性比较说明导体、绝缘体、半导体导电能力差异物理体系。3、说明描述晶体中的电子的有效质量的物理含义，与自由电子的惯性质量有何差异，其引入有何好处？4、空穴的物理含义？5、简述半导体的导电机构，与金属比较。6、讲解等能面，简述回旋共振测量有效质量的原理7、简述Si、Ge的能带结构特点8、简述GaAs的能带结构特点9、比较CdTe、HgTe的能带结构10、Ⅲ－Ⅴ族或Ⅱ－Ⅵ族或Ⅳ族半导体中，那些能够形成混淆晶体，其能带结构随组分的变化而怎样变化？这些混淆晶体有何应用？11、晶格常数为0.25nm的一维晶格，当外加102V/m、107V/m的电场时，分别计算出电子从能带底运动到能带顶的时间12、设晶格常数为a的一维晶格，导带极小值Ec（k）和价带极大值周边能量分别为：第三章半导体中载流子的统计分布思虑题1、半导体处于怎样的状态才能叫处于热平衡状态？其物理意义怎样？一单晶硅棒，在分别受太阳光照和处于暗态时，何时是处于热平衡状态？一单晶硅棒，在两端温度分别为40摄氏度和80摄氏度时，该资料能够处于热平衡态吗？2、什么叫统计分布函数？费米分布和玻尔兹曼分布的函数形式有何差异？在怎样的条件下前者能够过渡为后者？为什么半导体中载流子分布能够用波尔兹曼分布描述？3、说明费米能级EF的物理意义。依照EF地址怎样计算半导体中电子和空穴浓度？怎样理解费米能级EF是混淆种类和混淆程度的标志？4、在半导体计算中，经常应用E-EF>>k0T这个条件把电子从费米统计过渡到玻尔兹曼统计，试说明这种过渡的物理意义？5、写出半导体的电中性方程，此方程在半导体中有何重要意义？6、若n－Si中掺入受主杂质，EF高升还是降低？若温度高升到本征激倡导作用时，EF在什么地址？为什么？7、怎样理解分布函数与状态密度的乘积再对能量积分即可求得电子浓度？8、为什么硅半导体器件比锗半导体器件的工作温度高？9、说明载流子浓度乘积：n0p0=ni2的物理意义。为什么杂质含量愈高，多子浓度愈大，而少子浓度愈小？当半导体中掺入的杂质种类和杂质含量改变时，乘积

n0p0

可否改变？当温度改变时，情况又怎样？受光照或电场作用的半导体，情况又怎样？10、对只含施主杂质的n型半导体，在室温时可否认为载流子浓度为n0=ND+ni，p0=ni？为什么？11、有n型半导体，若是（1）不掺入受主；（2）掺入少量受主（NA<<ND），那么当温度趋于0K时，两种情况下的费米能级的极限地址可否重合？12、当温度一准时，杂质半导体的费米能级主要由什么因素决定？试把强体与强P、弱P型半导体的费米能级与本征半导体的费米能级比较。

N、弱

N型半导13、不一样混淆浓度（同一杂质）的n型半导体，其电子浓度和温度的关系曲线以下列图，在左方曲线互相重合，在右方高出某一温度T后两条曲线平行？试说明原因。这两部分曲线的斜率表示什么？14有一n型半导体，掺入三种不一样浓度的施主杂质后，获取的EF-T关系曲线如图试问曲线1、2、3中那条对应较高的施主浓度，那条对应较低的施主浓度？

3-2所示。15、某含有一些施主的p型半导体在极低温度下（即T→0时）电子在各种能级上的分布情况怎样？定性说明随温度高升分布将怎样改变？16、什么叫载流子的简并化？试说明其产生的原因。有一重混淆半导体，当温度高升到某一值时，导带中电子开始进入简并。当温度连续高升时简并可否清除？17、有四块含有不一样施主浓度的Ge样品。在室温下分别为：1）高电导n-Ge；（2）低电导n-G；（3）高电导p-Ge；（4）低电导p-Ge；高低比较四块样品EF的。分别说明它们达到全部杂质电离与本征导电温度的高低？18、室温下某n型Si单晶掺入的施主浓度ND大于另一块n型Ge掺入的施主浓度ND1。问那一块资料的平衡少子浓度较大？为什么？19、半导体中掺入大量的施主杂质，可能会出现什么效应？20、比较并差异以下看法：（1）k空间状态密度、能量状态密度与有效状态密度（2）简并半导体和非简并半导体21、就本征激发而言，导带中平衡的电子浓度必然正比于exp(-Eg/2k0T)吗？为什么？22、定性谈论以下混淆硅单晶费米能级地址相对于纯单晶硅资料的改变，及随温度变化时如何改变：（1）含有1016cm-3的硼；（2）含有1016-3的硼和9×1015-3的金；cmcm（3）含有1015cm-3的硼和9×1015cm-3的金；23、说明两种测定施主和受主杂质浓度的实验方法的原理？24、已知温度为500K时，硅ni=4×1014cm-3，如电子浓度为2×1016cm-3，空穴浓度为2×1014cm-3性，该半导体可否处于热平衡状态？25、定性说明以下列图对应的半导体极性和混淆情况26、T→0K，n型半导体导带中电子浓度为“n无”，若在该半导体中掺入少量受主杂质，其浓度为NA时导带中电子浓度为“n有”，证明：n有/n无=(n有/NA)1/227、以下列图为某杂质半导体导带电子浓度随温度的变化曲线，定性讲解该曲线反响的物理体系？第四章1、依照散射的物理模型，说明为什么电离杂质使Ge、Si等元素半导体的迁移率随温度依照关系μ∝T3/2变化，而晶格振动散射使迁移率依照关系μ∝T-3/2变化？2、什么是声子，它在半导体资料的电导中起什么作用？3、半导体的电阻温度系数是正的或是负的，为什么？4、有一块本征半导体样品，请定性说明增加其电导率的两个过程。一是参杂，增加载流子浓度二是加热，本征激发，增加电子和空穴浓度。5、强电场作用下，迁移率的数值与场强E有关，这时欧姆定律可否依旧正确？为什么？6、光学波散射和声学波散射的物理体系有何差异？各在什么样的晶体中起主要作用？7、本征Ge和Si资料中，载流子迁移率随温度增加怎样变化？8、电导有效质量、状态密度有效质量有何差异？它们与电子的纵有效质量、横有效质量是什么关系？9、如右图所示，说明μ-T曲线的变化规律。并讲解：1）在什么温度范围内电离杂质散射起主要作用？2）为什么两根曲线在极低温下分开，在高温下趋于一致？10、工厂中在非恒温环境下测量超纯硅的室温电阻率时，发现总是夏天低，冬天高，请讲解其原因，说明与右图电阻率－温度关系曲线可否矛盾？为什么？11、讲解右图的曲线簇为什么在低温时发散，高温时集中？12、讲解右图的曲线Ⅰ、Ⅱ那条对应的混淆浓度高？13、有两块不一样纯度的n-Si单晶体A、B，测得其电导迁移率与温度的关系如右图所示。讲解曲线变化趋势的内在物理体系，说明由曲线上迁移率极大值对应的温度怎样判断样品的纯度？14、简述以下列图中杂质半导体资料电阻率－温度曲线变化趋势的内在物理体系（分Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个地域谈论）。15、对于仅含一种杂质的锗样品，若是要确定其载流子符号、浓度、迁移率和有效质量，应进行那些测量？16、讲解多能谷散射怎样影响资料的导电性？17、有四块Si半导体样品，除混淆浓度不一样外，其余条件均同样。依照以下所给数据判断那块样品电阻率最大？那块样品的电阻率最小？1）NA=1.2×1013cm-3，ND=8×1014cm-32）NA=8×1014cm-3，ND=1.2×1015cm-3，3）NA=4×1014cm-3，（4）ND=4×1014cm-318、定性讲解以下列图中（a）、（b），并依照（a）、（b）绘出曲线（c）。设资料为n型混淆。19、为什么要引入热载流子看法？热载流子和一般载流子有什么差异？20、以GaAs为例说明什么是负微分电导现象？21、写出波尔兹曼方程，并讲解方程中每一项的物理意义。说明在说明条件下能够使用驰豫时间近似。22、为什么荡畴区电场降低到小于Ea时，畴区电荷不在增加，而处于牢固状态？依照右图说明耿氏振荡的物理体系。23、设T＝300k，Ge中电子拥有热能为k0T，相应的热运动速度用Eth＝（1/2）m0Vth2计算。若电子位于场强为10V/cm的电场中，说明此时电子的漂移速度小于热运动速度。若电子置于104V/cm的电场中，用同样的迁移率数值，计算载流子漂移速度的变化，与热运动速度比较，谈论强电场对真实迁移率的影响。第五章1、差异半导体平衡状态和非平衡状态有何不一样？什么叫非平衡载流子？什么叫非平衡载流子的牢固分布？2、混淆、改变温度和光照激发均能改变半导体的电导率，它们之间有何差异？试从物理模型上予以说明。3、在平衡情况下，载流子有没有复合这种运动形式？为什么重视谈论非平衡载流子的复合运动？4、为什么不能够用费米能级作为非平衡载流子的标准而要引入准费米能级？费米能级和准费米能级有何差异？5、在牢固不变的光照下，半导体中电子和空穴浓度也是保持恒定不变的，但为什么说半导体处于非平衡状态？6、一块n型半导体在强光本征激发下，导带电子和价带空穴均达到简并化，画出其费米能级的地址，并写出电子和空穴浓度表达式？7、说明非平衡载流子寿命的物理意义，非平衡载流子寿命长或短标志住什么？为什么说寿命是结构矫捷参数？说明△p(t)=△p0exp(-t/τ)中各项的物理意义。8、差异平均自由时间，驰豫时间和非平衡少子寿命三个物理量？9、依照寿命的基本看法证明：τ＝1/p；式中p为非平衡载流子的复合几率？10、说明直接复合，间接复合的物理意义。为什么深能级才能起最有效的复合中心作用？说明硅中掺金后寿命为什么会明显降低？11、分别写出直接复合和间接复合的净复合率u的表达式，并讲解各项的物理意义。12、依照费米能级地址填下面空白（大于、小于或等于）：13、什么叫俄歇复合过程？画图说明俄歇复合可能发生的集中过程。依照认真平衡原理推导俄歇复合过程的净复合率表达式。14、依照经过复合中心的宽泛公式：证明位于禁带中央周边的深能级是最有效的复合中心（设rn=rp）。谈论小注入时少子寿命与半导体的混淆种类和混淆浓度的关系。15、依照稳准时，杂质能级上的电子数为：证明：杂质能级与费米能级重合时，最有利于骗局作用。16、差异以下看法：（1）复合效应和骗局效应；2）复合中心和骗局中心；3）俘获和复合；4）俘获截面和俘获几率。17、定性简述热平衡载流子和非平衡载流子的产生和运动规律的特点。18、在t＝0时刻，注入的非平衡载流子的小信号撤掉，求经过寿命τ这段时间里，被复合掉的非平衡少量载流子的浓度：甲计算：乙计算：试指出正误，并说明之。19、介绍几种测量非平衡载流子寿命的方法和实验原理？20、何谓表面复合？说明表面复合速度的物理意义？21、证明：电子和空穴的准费米能级EFn、EFp与热平衡态费米能级EF的偏离分别为：22、（1）连续性方程是什么物理定律的数学表达式？（2）对于空穴，该方程左边为dp/dt，右边则有好几项，说明其中每一项各代表什么？23、D、μ、τ、L四个参量之间的关系怎样？检查他们各自的量纲和单位，谈论扩散系数与那些物理量有关？24、怎样认识D/L代表扩散速度。25、差异说明扩散长度、牵引长度和平均自由程这三个物理量。26、分别写出直接复合和间接复合的净复合率u的表达式，并讲解各项的物理意义。27、光辐射平均地照射在半导体样品上，并达到稳态。当t＝0岁月辐射撤去。（1）写出t≥0时少子浓度与时间的函数关系。（2）给出描述该函数关系的方程中全部符号的定义。28、光辐射照到一个开路的修长条半导体样品的一端：1）写出稳态时，少量载流子浓度与距离的函数关系；2）写出描述该函数关系的方程中的全部符号的定义；3）当小注入时，少量载流子电流的主要成因是漂移、扩散，或是二者兼而有之？4）当小注入时，少量载流子电流的主要成因是漂移、扩散，或是二者兼而有之？29、说明光电导测少子寿命的原理与实验方法。一块电阻率很高的GaAs单晶，其电子浓度n0=4×106cm-3，空穴浓度p0=3×107cm-3；样品经过认真抛光，能够忽略表面复合的影响。试解析可否用光电导法测少量载流子的寿命。？30、以下列图中，那一个能正确说明p型半导体光照前后能带图中费米能级的变化，为什么？31、为什么在非平均混淆的半导体中必然存在电场？若某存在自建电场E(x)=-dV(x)/dx。已知电子浓度分布为

n型半导体由于非平均混淆使体内试用平衡条件证明爱因斯坦关系式。32、某非平均混淆半导体，其导带电子浓度在x方向上线形变化，即n(x)=ni(1+Gx)1）设费米能级随x变化而变化，求电场E(x)；2）怎样保持样品处于热平衡状态？（3）设NA＝ax，a为常数，ND=Nexp(-ax)，求其两种条件下的体内电场E(x)，并画出两种条件下的能带图。33、求证：禁带宽度为Eg的半导体，其某非平均混淆半导体，其导带电子浓度在x方向上线形变化，即n(x)=ni(1+Gx)（1）设费米能级随x变化而变化，求电场E(x)；（2）怎样保持样品处于热平衡状态？（3）设NA＝ax，a为常数，ND=Nexp(-ax)，求其两种条件下的体内电场E(x)，并画出两种条件下的能带图。34、室温下，n-CdS薄膜的混淆浓度为ND=1017cm-3，少子寿命为0.1微秒，ni=1.0×107cm-3，如少量载流子在必然条件下全部被除去，问电子-空穴对的产生率是多大？第六章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。2、定性画出正向偏置时p-n结的能带图。并在图上标出准费米能级的地址，与热平衡时的p-n结能带图进行比较。3、平衡p-n结既然存在电势差，为什么p-n结又不能够作为固体电池呢？4、p-n结结处的空间电荷区宽度的数量级是多少？该空间电荷区由什么组成？5、以下列图为组成p-n结的半导体资料的能带图，请画出热平衡时该p-n结的能带图，注明势垒高度和势垒宽度。6、写出p-n结整流方程每一项的物理意义？对于较大的正向偏置电压和反向偏置电压，该方程分别说明什么样的物理过程。7、p-n结反向电流由那几部分组成，一般情况下什么是主要的？为什么反向电流和温度关系很大8、讲解硅p-n结反向电流随反向电压增加而增大的原因。9、测试p-n结反向电流时，有光照和无光照是不同样的，试问那一种情况测出的数值大？为什么？10、在地道二极管中，n区常重混淆使EFn位于导带中，p区重混淆使EFp位于价带中，画出这种二极管在零偏和反偏时的能带图，并讲解地道二极管的伏安特点曲线。11、考虑一个两侧混淆浓度相等（NA=ND）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。12、分别画出正、反向偏置时p-n结n侧少量载流子浓度与到p-n结距离之间的函数关系曲线，指出节余载流子浓度哪处为正，哪处为负？13、说明p-n势垒电容和扩散电容的物理意义，分别谈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？14、差异雪甭击穿和地道击穿（齐纳击穿）的不一样。为什么低击穿电压(VB<4.5V)的p-n结击穿电压的温度系数是负的，而高击穿电压时倒是正的？15、为什么p-n结的接触电位差不能够经过完用表跨接在二极管两端的方法进行测量？16、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结电流主若是空穴流还是电子流？17、说明处于开路条件下的突变p-n结其接触电位差与那些物理量有关？为什么一个开路的p-n结必然形成接触电位差？18、（1