半导体物理习题与问题(2)

习题与思考题：

1 什么叫浅能级杂质？它们电离后有何特点？

2 什么叫施主？什么叫施主电离？施主电离前后有何特征？试举例说明之，并用能带图表征出n型半导体。

3 什么叫受主？什么叫受主电离？受主电离前后有何特征？试举例说明之，并用能带图表征出p型半导体。

4 掺杂半导体与本征半导体之间有何差异？试举例说明掺杂对半导体的导电性能的影响。

5 两性杂质和其它杂质有何异同？

6 深能级杂质和浅能级杂质对半导体有何影响？ 7 何谓杂质补偿？杂质补偿的意义何在？

8 说明杂质能级以及电离能的物理意义。8为什么受主、施主能级分别位于价带之上或导带之下，而且电离能的数值较小？

9 纯锗、硅中掺入Ⅲ族或Ⅴ族元素后，为什么使半导体电性能有很大的改变？杂质半导体（p型或n型）应用很广，但为什么我们很强调对半导体材料的提纯？

10把不同种类的施主杂质掺入同一种半导体材料中，杂质的电离能和轨道半径是否不同？把同一种杂质掺入到不同的半导体材料中（例如锗和硅），杂质的电离能和轨道半径又是否都相同？ 11何谓深能级杂质？它们电离以后有说明特点？

12为什么金元素在锗或硅中电离后可以引入多个施主或受主能级？ 13说明掺杂对半导体导电性能的影响。

14说明半导体中浅能级杂质和深能级杂质的作用有何不同？

15什么叫杂质补偿？什么叫高度补偿的半导体？杂质补偿有何实际应用？

第三章 半导体中载流子的统计分布

例1.有一硅样品，施主浓度为

，已知施主电离能

杂质电离时的温度。 解：令

和

，受主浓度为

，试求

的施主

表示电离施主和电离受主的浓度，则电中性方程为：

略去价带空穴的贡献，则得：式中： 对硅材料 由题意可知

（受主杂质全部电离）

,则

（1）

当施主有99%的N电离时，说明只有1%的施主有电子占据，即 ＝0.01。

＝198

，代入式（1）得：

去对数并加以整理即得到下面的方程： 用相关数值解的方法或作图求得解为： T=101.

例2. 现有三块半导体硅材料，已知室温下（300K）它们的空穴浓度分别为：

，

，

，

，；

。

分别计算这三块材料的电子浓度判断这三块材料的导电类型；

分别计算这三块材料的费米能级的位置。 解：（1）室温时硅的根据载流子浓度积公式：

，

可求出

（2）

, 即

即 ，故为p型半导体. ，故为本征半导体.

，即

(3)当T=300k时，由 得： 对三块材料分别计算如下：

，故为n型半导体.

即 p型半导体的费米能级在禁带中线下0.37eV处。

即费米能级位于禁带中心位置。 对n型材料有

即对n型材料，费米能级在禁带中心线上0.35eV处。

1 对于某n型半导体，试证明其费米能级在其本征半导体的费米能级之上。即EFn>EFi。 2 试分别定性定量说明：

在一定的温度下，对本征材料而言，材料的禁带宽度越窄，载流子浓度越高；

对一定的材料，当掺杂浓度一定时，温度越高，载流子浓度越高。

3 若两块Si样品中的电子浓度分别为2.25×1010cm-3和6.8×1016cm-3，试分别求出其中的空穴的浓度和费米能级的相对位置，并判断样品的导电类型。假如再在其中都掺入浓度为2.25×1016cm-3的受主杂质，这两块样品的导电类型又将怎样？

4 含受主浓度为8.0×106cm-3和施主浓度为7.25×1017cm-3的Si材料，试求温度分别为300K和400K时此材料的载流子浓度和费米能级的相对位置。

5 试分别计算本征Si在77K、300K和500K下的载流子浓度。 6 Si样品中的施主浓度为4.5×1016cm-3，试计算300K时的电子浓度和空穴浓度各为多少？

7 某掺施主杂质的非简并Si样品，试求EF=（EC+ED）/2时施主的浓度。

8 半导体处于怎样的状态才能叫处于热平衡状态？其物理意义如何。 9 什么叫统计分布函数？费米分布和玻耳兹曼分布的函数形式有何区别？在怎样的条件下前者可以过渡到后者？为什么半导体中载流子分布可以用玻耳兹曼分布描述？

10说明费米能级的物理意义。根据费米能级位置如何计算半导体中电子和空穴浓度？如何理解费米能级是掺杂类型和掺杂程度的标志？

11证明，在

时，

对费米能级取什么样的对称形式？

这个条件把电子从费米能

12在半导体计算中，经常应用

级统计过渡到玻耳兹曼统计，试说明这种过渡的物理意义。

百度搜索“77cn”或“免费范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，免费范文网，提供经典小说综合文库半导体物理习题与问题(2)在线全文阅读。