半导体物理习题与问题(5)

22比较扩散理论和热电子反射理论在解决肖特基二极管整流特性时其主要区别在什么地方？

23金属与重掺杂的半导体接触能够形成欧姆接触，说明其物理原理。

第七章 半导体表面与MIS结构

例1.设在金属与n型半导体之间加一电压，且n-Si接高电位，金属接低电位，使半导体表面层内出现耗尽状态。 (1)求耗尽层内电势V(x)； (2)若表面势尽层厚度。设

，

；外加电压5V, 施主浓度

，求耗

解：（1）根据耗尽层近似，即假设空间电荷层的电子都已全部耗尽，电荷全由已电离的施主杂质构成，设掺杂是均匀的，则空间电荷层的电荷密度

，

故泊松方程可写为： 设

为耗尽层宽度，则因半导体内部场强为零，有：

设体内电势为0，即 中

时，即为。

，，积分上式得；式

（2）当加电压为时，表面势由Vs提高为Vs＋V，

所以，外加电压为V后，

例2.试导出使表面恰为本征时表面电场强度，表面电荷密度和表面层电容的表示式（设p型硅情形）。

解： 当表面恰为本征时，即Ei在表面与EF重合 所以 Vs=VB

设表面层载流子浓度仍遵守经典统计。则

表面恰为本征 故

但

取对数即得：

F函数：p型硅，且

故

，

因此：

习题与思考:

1 解释什么是表面积累、表面耗尽和表面反型？

2 在由n型半导体组成的MIS结构上加电压VG，分析其表面空间电荷层状态随VG变化的情况，并解释其C－V曲线。 3 试述影响平带电压VFB的因素。

4 什么是空间电荷区？如何才能在半导体表面形成正的空间电荷区和负的空间电荷区？

5 说明表面势的物理意义，如何才能保证

和

？

6 为什么半导体的表面会发生弯曲？说明能带向上弯和向下弯的条件？

7 能带弯曲以后形成电子势垒还是空穴势垒，如何判断之。在能带图上讨论n型半导体和表面空间电荷的关系。

8 半导体表面积累、耗尽、本征和反型的物理意义是什么？分析n型半导体和p型半导体形成上述几种状态的条件，以图示意之。 9 为什么二氧化硅层下面的p型硅表面有自行变为n型半导体的倾向？

10分别对n型衬底和p型衬底MOS结构，画出在外加偏压条件下MOS结构中对应于载流子在积累、耗尽、强反型时能带和电荷分布图。 11画出MOS结构的等效电路，写出MOS的电容表达式（包括归一化电容的表达式）。

设在实际MOS结构中存在可动离子，固定电荷和金–半功函数差，说明每种情况对MOS结构C–V特性的影响。

12在忽略界面态影响情况下，可以用什么实验方法测量MOS结构氧化层中固定电荷与可动电荷，说明试验方法及有关公式。

13用耗尽近似方法推导半导体表面耗尽层的表面势，厚度和空间表面电荷的表示式。

14何谓异质结？异质结如何分类？试以锗和砷化镓为例，说明异质结的表示法。

15何谓突变异质结和缓变异质结？它们与同质的突变p–n结和缓变p–n结有何区别？

16以晶格常数为a的金刚石结构为例，计算（111），（110），（100）的悬挂键密度，并比较其大小。

17如何区分界面的原子面密度和悬挂键面密度，是否原子面密度大的悬挂键面密度一定大？

18比较异质结与同质结的不同。根据异质结的独特性质，说明异质结的应用。

19为什么异质结的电流输运机构比同质结复杂得多？

第十章半导体的光学性质和光电与发光现象

习题与思考:

1 什么是电导？说明复合效应和陷阱效应对光电导的影响？ 2 区别直接跃迁和间接跃迁（竖直跃迁和非竖直跃迁）。 3 什么是声子？它对半导体吸收特性起什么作用？

4 使半导体材料硅、锗和砷化镓在光照下能够产生电子–空穴对的光最大波长为多少？

5 半导体对光的吸收有哪几种主要过程？哪些过程具有确定的长波吸收限？写出对应的波长表示式。哪些具有线状吸收光谱？哪些光吸收对光电导有贡献？

6 本征吸收中电子吸收光子时，可能出现哪几种跃迁方式？它们有何不同？各在什么样的半导体中容易发生？试举一、二例说明。 7 什么是半导体的自由载流子光吸收？分别用经典理论和量子理论说明，并简要讨论其结果。

（1）写出p–n结光电二极管的伏安特性方程并画出对应的特性曲线；

（2）p–n结光电二极管的电流相应于正偏置还是反偏置的二极管电流；

（3）对于不同能量的光照，其曲线如何变化？ 8 要产生激光发射，为什么需要对半导体重掺杂？ 9 解释p型半导体霍耳系数改变符号的原因。 10区别：电导迁移率、漂移迁移率和霍耳迁移率。

11何谓霍耳角？与磁感应强度和载流子迁移率的关系如何？ 12为什么半导体的霍耳效应比金属大的多？

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