半导体物理-上交通大学成人高等教育学位课程考试大纲

分析处理半导体的基本导电理论，特别是PN结理论，同时对半导体表面，金属-半导体接触等相关问题。第一章导论半导体晶体第二章平衡状态下半导体体材的特性E变化的分布函数；费米能级EF；PN结特性PN的能带图；PN第五章PN结的伏-安特性正偏条件下的PN结特性；反偏条件下的PN第六章半导体表面和MIS结构pn构MIS结构的C-V教材： 鸣《半导体物理学（6版）1、试卷总分：1002、考试时间：12034110351201251301，请给出图示晶面的密勒指数（Miller度分别为：p012.25×1016/cm3；p021.5×1010/cm3；p034/cm3(])这三块材料的电子浓度。Eg=1.12eV，ni=1.5×10==(])n01n02n03

2ninn2nin2ni

2.251.52.25

1104/1.51010/11016/p01=2.25×1016/cm3>>n01=1×1010/cm3pp02=1.5×1010/cm3=n02=1.5×1010/cm3=nip03=2.25×104/cm3<<n03=1×1016/cm3nT=300K，kT=0.026eVp

expEiEF

E

kTn

， p

2.25Ei

kTn0

1.5p0.369eV处。Ei

kTnp0

1.51.5

0Ei

kTn

2.251.5

0.0260.40562302n0.348eV3，EkEk

Ak2Bk2Ck F=ma解：因为电子的运动速度可表v1hadv

d1dE1

dE dt

dk

h

dtdEFdlFvF1dEh h

dk

1dE

1d

1dE

d2E

1d2Ea

dt

dk

hdkF

dk

h2Fdk

h2dk

F 1d2Eh2dkh2dk m*m*n

1d2Eh2dkh2dk

Ak2Bk2Ck

m*nx1d2E2h2dk2m*ny

x2 21d2E h2dk2 y m*nz1d2Eh2dk2 z Fx2Aax；Fy2Bay；Fz2C4， 2 88Ek88

ma2

ka ka00ak能带的宽度n=0,±1,±2,±3···即n=0,±1,±2,±3n=0,±1,现在根据能量的二阶导数n0k值代入能量二阶导数的n1kk5，NaNd的p样品，如果两 1b 2b

1b ni是本征载流子密度。样品进入本征导电区，上式简化为什么形式ipNaNdnpnn2i

2 2p NaNd1

NaNd 1 n NaNd1 2 NaNd 2

即

1b

1b样品进入本征导电区，Na–Ndni

iNai

1

1b1

aNd6，μn=39002／伏•秒mn3×10-28qn=1.6×10-19v平均值(取均方根速度电子的平均自由时间τ电子的平均自由路程l10伏／厘米时的漂移速度并简要讨论(3)和(4)利用迁移率的表示式μn=qτ/mn，故平均自由时间为结果表明，电子的平均自由路程相当于数百倍晶格间距(10–8厘米)。说明半导体中电子散射的机构不能用经典理论来说明。散怪了。据上述结果可见vDv，即漂移速度远小于热运动速度，7，Jp(x)若P(0)／P0=103，求x=0 x=W之间的电位差（n102.302解：据图示空穴浓度的分布曲线，可以写出空穴浓度p(x)p0p0xp0kxp0

0xpxk

p0p0W

x

0xjpx

dpp

xE(x)

dppqD pEx dx pp 即 Dpdp

0xEx

0

x已知pxkxp0Dp

Ex

kx0

0xxx＝0x＝WWU0W0.026k0kx00.026nkx00.026np00.026

n1033

8，假定τ0=τp=τn为不随样品掺杂密度改变的常数，试求ii先求出使τdτdn00把n0·p0=n 代入上式则n0ni时，τ取极值。 时寿τ取极大值。当τ0=τp=τn时，根据小注入寿命公式，可以讨论寿 Et容易看出，Ei≠Et时，无论EtEV的上方，还是在ECEiEt时，τ取极小值，即复合中心能级9，＋0x0N型区，xX02，ρ(x)0正空间电荷区，–X02≤x≤0，ρ(x)=qND；负空间电荷区，0x+X02，ρ(x)qNA：电中性Px>，+X0/2，ρ(x)=0在电中性NdE故EψdE ExdE 由

2

qNDXEx

xεdε

Ex故

xX0 N N

20ψxqNDx2X0dE

XdE A2Ex 考考ExqNAxεDNA，可得负空间电荷区中恰与正空间电荷区反向对称的的电0ψxqNAx2X010，n画出开始出现强反型层时的能带图和出现强反型层的条((b)UGnMOSUG＝0时，半导体表面属于平带情况，如图(a)所示。图(b)和(c)分别是积累层和耗尽层的能带图。nsps分别表示表面的电子密度和空穴密度，EiSnS或

EiSEiqUSEF

qUFUSUFUS2U11，nNCexp

ECEf EfEVpNVexp

nxn0

pxp0exp

n0p0是体内的电子和空穴密度，U(x)是表面空间电荷区中的要附加静电势能-eU(x)。譬如ECxECSeUxEVxEVSeUECSEVS分别为表面相应于体内导带底和价带顶的电子能量。nx

ECxEf ECSeUxEfN ECSEf

NCexp k expkT n k0Tpx

EfEV EfEVSeUN EfEVS

eUNVexp k

kT eUp k0T12，对于n型半导体，利用耗尽层近似，求出耗尽层层宽度和空间电荷面密度量QSC随表面势US ρqND

0 0dU

x空间电荷区，边界xdxAqND 0dUqNDxx 0xdUdU

xx

Ux

22

xxd

0US

x x01 xd 0SiUS QSCqND

0 Dn

nexpEFEi

nexpqUF

kT

Eiq

q

nNdUS

q

nnid假设用耗尽层近似得出的公式在强反型开始时也近似适1 Fd 0sUFd xd

22ε0 2F

1n 0s

ni Nd1 n 0 nidq2d

Nd12 n 0 niq Nd

NdES

xUx

22

xxd0得ES

2xxdm

x 0

1

x 0

01 d 0

ni

ni q2N 0 d 0 d响，ND=1017／cm3的n型硅与Al、