半导体物理答案知识讲解
(完整版)半导体物理知识点及重点习题总结(可编辑修改word版)
基本概念题:第一章半导体电子状态1.1半导体通常是指导电能力介于导体和绝缘体之间的材料,其导带在绝对零度时全空,价带全满,禁带宽度较绝缘体的小许多。
1.2能带晶体中,电子的能量是不连续的,在某些能量区间能级分布是准连续的,在某些区间没有能及分布。
这些区间在能级图中表现为带状,称之为能带。
1.2能带论是半导体物理的理论基础,试简要说明能带论所采用的理论方法。
答:能带论在以下两个重要近似基础上,给出晶体的势场分布,进而给出电子的薛定鄂方程。
通过该方程和周期性边界条件最终给出 E-k 关系,从而系统地建立起该理论。
单电子近似:将晶体中其它电子对某一电子的库仑作用按几率分布平均地加以考虑,这样就可把求解晶体中电子波函数的复杂的多体问题简化为单体问题。
绝热近似:近似认为晶格系统与电子系统之间没有能量交换,而将实际存在的这种交换当作微扰来处理。
1.2克龙尼克—潘纳模型解释能带现象的理论方法答案:克龙尼克—潘纳模型是为分析晶体中电子运动状态和 E-k 关系而提出的一维晶体的势场分布模型,如下图所示X克龙尼克—潘纳模型的势场分布利用该势场模型就可给出一维晶体中电子所遵守的薛定谔方程的具体表达式,进而确定波函数并给出 E-k 关系。
由此得到的能量分布在 k 空间上是周期函数,而且某些能量区间能级是准连续的(被称为允带),另一些区间没有电子能级(被称为禁带)。
从而利用量子力学的方法解释了能带现象,因此该模型具有重要的物理意义。
1.2导带与价带1.3有效质量有效质量是在描述晶体中载流子运动时引进的物理量。
它概括了周期性势场对载流子运动的影响,从而使外场力与加速度的关系具有牛顿定律的形式。
其大小由晶体自身的 E-k 关B c n 系决定。
1.4 本征半导体既无杂质有无缺陷的理想半导体材料。
1.4 空穴空穴是为处理价带电子导电问题而引进的概念。
设想价带中的每个空电子状态带有一个正的基本电荷,并赋予其与电子符号相反、大小相等的有效质量,这样就引进了一个假想的粒子,称其为空穴。
半导体物理课后习题解答
半导体物理习题解答1-1.(P 32)设晶格常数为a 的一维晶格,导带极小值附近能量E c (k )和价带极大值附近能量E v (k )分别为:E c (k)=0223m k h +022)1(m k k h -和E v (k)= 0226m k h -0223m k h ;m 0为电子惯性质量,k 1=1/2a ;a =0.314nm 。
试求: ①禁带宽度;②导带底电子有效质量; ③价带顶电子有效质量;④价带顶电子跃迁到导带底时准动量的变化。
[解] ①禁带宽度Eg根据dk k dEc )(=0232m k h +012)(2m k k h -=0;可求出对应导带能量极小值E min 的k 值:k min =143k , 由题中E C 式可得:E min =E C (K)|k=k min =2104k m h ; 由题中E V 式可看出,对应价带能量极大值Emax 的k 值为:k max =0;并且E min =E V (k)|k=k max =02126m k h ;∴Eg =E min -E max =021212m k h =20248a m h=112828227106.1)1014.3(101.948)1062.6(----⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=0.64eV ②导带底电子有效质量m n0202022382322m h m h m h dk E d C =+=;∴ m n =022283/m dk E d h C= ③价带顶电子有效质量m ’02226m h dkE d V -=,∴0222'61/m dk E d h m Vn -== ④准动量的改变量h △k =h (k min -k max )= ah k h 83431=[毕]1-2.(P 33)晶格常数为0.25nm 的一维晶格,当外加102V/m ,107V/m 的电场时,试分别计算电子自能带底运动到能带顶所需的时间。
[解] 设电场强度为E ,∵F =hdtdk=q E (取绝对值) ∴dt =qE h dk∴t=⎰tdt 0=⎰a qE h 210dk =aqE h 21 代入数据得: t =E⨯⨯⨯⨯⨯⨯--1019-34105.2106.121062.6=E 6103.8-⨯(s )当E =102 V/m 时,t =8.3×10-8(s );E =107V/m 时,t =8.3×10-13(s )。
半导体物理知识点及重点习题总结解析
基本概念题:第一章半导体电子状态1.1 半导体通常是指导电能力介于导体和绝缘体之间的材料,其导带在绝对零度时全空,价带全满,禁带宽度较绝缘体的小许多。
1.2能带晶体中,电子的能量是不连续的,在某些能量区间能级分布是准连续的,在某些区间没有能及分布。
这些区间在能级图中表现为带状,称之为能带。
1.3导带与价带1.4有效质量有效质量是在描述晶体中载流子运动时引进的物理量。
它概括了周期性势场对载流子运动的影响,从而使外场力与加速度的关系具有牛顿定律的形式。
其大小由晶体自身的E-k 关系决定。
1.5本征半导体既无杂质有无缺陷的理想半导体材料。
1.6空穴空穴是为处理价带电子导电问题而引进的概念。
设想价带中的每个空电子状态带有一个正的基本电荷,并赋予其与电子符号相反、大小相等的有效质量,这样就引进了一个假想的粒子,称其为空穴。
它引起的假想电流正好等于价带中的电子电流。
1.7空穴是如何引入的,其导电的实质是什么?答:空穴是为处理价带电子导电问题而引进的概念。
设想价带中的每个空电子状态带有一个正的基本电荷,并赋予其与电子符号相反、大小相等的有效质量,这样就引进了一个假想的粒子,称其为空穴。
这样引入的空穴,其产生的电流正好等于能带中其它电子的电流。
所以空穴导电的实质是能带中其它电子的导电作用,而事实上这种粒子是不存在的。
1.8 半导体的回旋共振现象是怎样发生的(以n型半导体为例)答案:首先将半导体置于匀强磁场中。
一般n型半导体中大多数导带电子位于导带底附近,对于特定的能谷而言,这些电子的有效质量相近,所以无论这些电子的热运动速度如何,它们在磁场作用下做回旋运动的频率近似相等。
当用电磁波辐照该半导体时,如若频率与电子的回旋运动频率相等,则半导体对电磁波的吸收非常显著,通过调节电磁波的频率可观测到共振吸收峰。
这就是回旋共振的机理。
1.9 简要说明回旋共振现象是如何发生的。
半导体样品置于均匀恒定磁场,晶体中电子在磁场作用下运动运动轨迹为螺旋线,圆周半径为r ,回旋频率为当晶体受到电磁波辐射时,在频率为 时便观测到共振吸收现象。
半导体物理学简答题及答案知识讲解
第一章 1.原子中的电子和晶体中电子受势场作用情况以及运动情况有何不同, 原子中内层电子和外层电子参与共有化运动有何不同。
答:原子中的电子是在原子核与电子库伦相互作用势的束缚作用下以电子云的形式存在,没有一个固定的轨道;而晶体中的电子是在整个晶体内运动的共有化电子,在晶体周期性势场中运动。
当原子互相靠近结成固体时,各个原子的内层电子仍然组成围绕各原子核的封闭壳层,和孤立原子一样;然而,外层价电子则参与原子间的相互作用,应该把它们看成是属于整个固体的一种新的运动状态。
组成晶体原子的外层电子共有化运动较强,其行为与自由电子相似,称为准自由电子,而内层电子共有化运动较弱,其行为与孤立原子的电子相似。
2.描述半导体中电子运动为什么要引入"有效质量"的概念, 用电子的惯性质量描述能带中电子运动有何局限性。
答:引进有效质量的意义在于它概括了半导体内部势场的作用,使得在解决半导体中电子在外力作用下的运动规律时,可以不涉及半导体内部势场的作用。
惯性质量描述的是真空中的自由电子质量,而不能描述能带中不自由电子的运动,通常在晶体周期性势场作用下的电子惯性运动,成为有效质量3.一般来说, 对应于高能级的能带较宽,而禁带较窄,是否如此,为什么?答:不是,能级的宽窄取决于能带的疏密程度,能级越高能带越密,也就是越窄;而禁带的宽窄取决于掺杂的浓度,掺杂浓度高,禁带就会变窄,掺杂浓度低,禁带就比较宽。
4.有效质量对能带的宽度有什么影响,有人说:"有效质量愈大,能量密度也愈大,因而能带愈窄.是否如此,为什么?答:有效质量与能量函数对于K的二次微商成反比,对宽窄不同的各个能带,1(k)随k的变化情况不同,能带越窄,二次微商越小,有效质量越大,内层电子的能带窄,有效质量大;外层电子的能带宽,有效质量小。
5.简述有效质量与能带结构的关系;答:能带越窄,有效质量越大,能带越宽,有效质量越小。
6.从能带底到能带顶,晶体中电子的有效质量将如何变化?外场对电子的作用效果有什么不同;答:在能带底附近,电子的有效质量是正值,在能带顶附近,电子的有效质量是负值。
半导体物理知识点及重点习题总结
半导体物理知识点及重点习题总结基本概念题:第⼀章半导体电⼦状态1.1 半导体通常是指导电能⼒介于导体和绝缘体之间的材料,其导带在绝对零度时全空,价带全满,禁带宽度较绝缘体的⼩许多。
1.2能带晶体中,电⼦的能量是不连续的,在某些能量区间能级分布是准连续的,在某些区间没有能及分布。
这些区间在能级图中表现为带状,称之为能带。
1.3导带与价带1.4有效质量有效质量是在描述晶体中载流⼦运动时引进的物理量。
它概括了周期性势场对载流⼦运动的影响,从⽽使外场⼒与加速度的关系具有⽜顿定律的形式。
其⼤⼩由晶体⾃⾝的E-k 关系决定。
1.5本征半导体既⽆杂质有⽆缺陷的理想半导体材料。
1.6空⽳空⽳是为处理价带电⼦导电问题⽽引进的概念。
设想价带中的每个空电⼦状态带有⼀个正的基本电荷,并赋予其与电⼦符号相反、⼤⼩相等的有效质量,这样就引进了⼀个假想的粒⼦,称其为空⽳。
它引起的假想电流正好等于价带中的电⼦电流。
1.7空⽳是如何引⼊的,其导电的实质是什么?答:空⽳是为处理价带电⼦导电问题⽽引进的概念。
设想价带中的每个空电⼦状态带有⼀个正的基本电荷,并赋予其与电⼦符号相反、⼤⼩相等的有效质量,这样就引进了⼀个假想的粒⼦,称其为空⽳。
这样引⼊的空⽳,其产⽣的电流正好等于能带中其它电⼦的电流。
所以空⽳导电的实质是能带中其它电⼦的导电作⽤,⽽事实上这种粒⼦是不存在的。
1.8 半导体的回旋共振现象是怎样发⽣的(以n型半导体为例)答案:⾸先将半导体置于匀强磁场中。
⼀般n型半导体中⼤多数导带电⼦位于导带底附近,对于特定的能⾕⽽⾔,这些电⼦的有效质量相近,所以⽆论这些电⼦的热运动速度如何,它们在磁场作⽤下做回旋运动的频率近似相等。
当⽤电磁波辐照该半导体时,如若频率与电⼦的回旋运动频率相等,则半导体对电磁波的吸收⾮常显著,通过调节电磁波的频率可观测到共振吸收峰。
这就是回旋共振的机理。
1.9 简要说明回旋共振现象是如何发⽣的。
半导体样品置于均匀恒定磁场,晶体中电⼦在磁场作⽤下运动运动轨迹为螺旋线,圆周半径为r ,回旋频率为当晶体受到电磁波辐射时,在频率为时便观测到共振吸收现象。
(完整word版)半导体物理知识点及重点习题介绍(良心出品必属精品)
基本概念题:第一章半导体电子状态1.1 半导体通常是指导电能力介于导体和绝缘体之间的材料,其导带在绝对零度时全空,价带全满,禁带宽度较绝缘体的小许多。
1.2能带晶体中,电子的能量是不连续的,在某些能量区间能级分布是准连续的,在某些区间没有能及分布。
这些区间在能级图中表现为带状,称之为能带。
1.3导带与价带1.4有效质量有效质量是在描述晶体中载流子运动时引进的物理量。
它概括了周期性势场对载流子运动的影响,从而使外场力与加速度的关系具有牛顿定律的形式。
其大小由晶体自身的E-k关系决定。
1.5本征半导体既无杂质有无缺陷的理想半导体材料。
1.6空穴空穴是为处理价带电子导电问题而引进的概念。
设想价带中的每个空电子状态带有一个正的基本电荷,并赋予其与电子符号相反、大小相等的有效质量,这样就引进了一个假想的粒子,称其为空穴。
它引起的假想电流正好等于价带中的电子电流。
1.7空穴是如何引入的,其导电的实质是什么?答:空穴是为处理价带电子导电问题而引进的概念。
设想价带中的每个空电子状态带有一个正的基本电荷,并赋予其与电子符号相反、大小相等的有效质量,这样就引进了一个假想的粒子,称其为空穴。
这样引入的空穴,其产生的电流正好等于能带中其它电子的电流。
所以空穴导电的实质是能带中其它电子的导电作用,而事实上这种粒子是不存在的。
1.8 半导体的回旋共振现象是怎样发生的(以n型半导体为例)答案:首先将半导体置于匀强磁场中。
一般n型半导体中大多数导带电子位于导带底附近,对于特定的能谷而言,这些电子的有效质量相近,所以无论这些电子的热运动速度如何,它们在磁场作用下做回旋运动的频率近似相等。
当用电磁波辐照该半导体时,如若频率与电子的回旋运动频率相等,则半导体对电磁波的吸收非常显著,通过调节电磁波的频率可观测到共振吸收峰。
这就是回旋共振的机理。
1.9 简要说明回旋共振现象是如何发生的。
半导体样品置于均匀恒定磁场,晶体中电子在磁场作用下运动运动轨迹为螺旋线,圆周半径为r ,回旋频率为当晶体受到电磁波辐射时, 在频率为 时便观测到共振吸收现象。
半导体物理学简答题及答案知识讲解
第一章 1.原子中的电子和晶体中电子受势场作用情况以及运动情况有何不同, 原子中内层电子和外层电子参与共有化运动有何不同。
答:原子中的电子是在原子核与电子库伦相互作用势的束缚作用下以电子云的形式存在,没有一个固定的轨道;而晶体中的电子是在整个晶体内运动的共有化电子,在晶体周期性势场中运动。
当原子互相靠近结成固体时,各个原子的内层电子仍然组成围绕各原子核的封闭壳层,和孤立原子一样;然而,外层价电子则参与原子间的相互作用,应该把它们看成是属于整个固体的一种新的运动状态。
组成晶体原子的外层电子共有化运动较强,其行为与自由电子相似,称为准自由电子,而内层电子共有化运动较弱,其行为与孤立原子的电子相似。
2.描述半导体中电子运动为什么要引入"有效质量"的概念, 用电子的惯性质量描述能带中电子运动有何局限性。
答:引进有效质量的意义在于它概括了半导体内部势场的作用,使得在解决半导体中电子在外力作用下的运动规律时,可以不涉及半导体内部势场的作用。
惯性质量描述的是真空中的自由电子质量,而不能描述能带中不自由电子的运动,通常在晶体周期性势场作用下的电子惯性运动,成为有效质量3.一般来说, 对应于高能级的能带较宽,而禁带较窄,是否如此,为什么?答:不是,能级的宽窄取决于能带的疏密程度,能级越高能带越密,也就是越窄;而禁带的宽窄取决于掺杂的浓度,掺杂浓度高,禁带就会变窄,掺杂浓度低,禁带就比较宽。
4.有效质量对能带的宽度有什么影响,有人说:"有效质量愈大,能量密度也愈大,因而能带愈窄.是否如此,为什么?答:有效质量与能量函数对于K的二次微商成反比,对宽窄不同的各个能带,1(k)随k的变化情况不同,能带越窄,二次微商越小,有效质量越大,内层电子的能带窄,有效质量大;外层电子的能带宽,有效质量小。
5.简述有效质量与能带结构的关系;答:能带越窄,有效质量越大,能带越宽,有效质量越小。
6.从能带底到能带顶,晶体中电子的有效质量将如何变化?外场对电子的作用效果有什么不同;答:在能带底附近,电子的有效质量是正值,在能带顶附近,电子的有效质量是负值。
半导体物理学刘恩科课后习题解答
半导体物理学刘恩科课后习题解答半导体物理学是研究半导体材料的电学、热学和光学性质的学科。
它是现代电子技术和光电子技术的基础,对于理解和应用半导体器件和集成电路有着重要的意义。
以下是刘恩科《半导体物理学》课后习题的解答:1.请简述半导体材料的能带结构和载流子的概念。
半导体材料的能带结构是指半导体中电子的能级分布情况。
在半导体中,电子可以占据价带或导带中的能级。
价带是指最高填充电子的能级,导带是指最低未填充电子的能级。
两者之间的能级称为禁带(带隙),禁带的宽度决定了半导体的导电性能。
载流子是指在半导体中参与电荷运动的带电粒子。
在固体中,载流子可以是电子或空穴。
电子是带有负电荷的粒子,其带负电荷的能力使其成为半导体中的载流子。
空穴是带有正电荷的粒子,它是由电子从价带跃迁到导带留下的,因此也可以参与电荷运动。
2.请解释半导体的n型和p型材料是如何形成的。
n型半导体是指掺杂了能够提供自由电子的杂质的半导体材料。
通常使用磷(P)、砷(As)等元素来掺杂硅(Si)或锗(Ge)材料。
这些杂质原子在半导体晶体中取代了一部分硅或锗原子,形成了额外的电子。
这些额外的电子成为自由电子,增加了半导体的导电性能。
p型半导体是指掺杂了能够提供自由空穴的杂质的半导体材料。
通常使用硼(B)、铝(Al)等元素来掺杂硅或锗材料。
这些杂质原子在半导体晶体中取代了一部分硅或锗原子,形成了缺电子的空位。
这些空位称为空穴,它们可以参与电荷运动,增加了半导体的导电性能。
3.请解释pn结的形成原理和特性。
pn结是由n型半导体和p型半导体的结合形成的。
当n型和p型半导体接触时,由于两者之间的能带结构不同,会形成一个电势差,这个电势差被称为内建电势。
内建电势的产生是由于在接触面上发生了电子和空穴的扩散,使得电子从n区域扩散到p区域,空穴从p区域扩散到n区域。
pn结的特性包括正向偏置和反向偏置。
正向偏置是指在外加电源的作用下,将正电压施加在p区域,负电压施加在n区域,使得电子从n区域向p区域移动,空穴从p区域向n区域移动,电流得以通过。
半导体物理经典例题讲解
第一章 半导体中的电子状态例1. 证明:对于能带中的电子,K 状态和-K 状态的电子速度大小相等,方向相反。
即:v(k )= -v(-k ),并解释为什么无外场时,晶体总电流等于零。
思路与解:K 状态电子的速度为:1()()()()[]x y zE k E k E k v k i j k h k k k ∂∂∂=++∂∂∂ (1)同理,-K 状态电子的速度则为:1()()()()[]x y zE k E k E k v k i j k h k k k ∂-∂-∂--=++∂∂∂ (2)从一维情况容易看出:()()x x E k E k k k ∂-∂=-∂∂ (3)同理有:()()y yE k E k k k ∂-∂=-∂∂ (4)()()zz E k E k k k ∂-∂=-∂∂ (5) 将式(3)(4)(5)代入式(2)后得:1()()()()[]x y zE k E k E k v k i j k h k k k ∂∂∂-=-++∂∂∂ (6)利用(1)式即得:v(-k )= -v(k )因为电子占据某个状态的几率只同该状态的能量有关,即: E(k)=E(-k)故电子占有k 状态和-k 状态的几率相同,且v(k)=-v(-k),故这两个状态上的电子电流相互抵消,晶体中总电流为零。
评析:该题从晶体中作共有化运动电子的平均漂移速度与能量E 的关系以及相同能量状态电子占有的机率相同出发,证明K 状态和-K 状态的电子速度大小相等,方向相反,以及无电场时,晶体总电流为零。
例2. 已知一维晶体的电子能带可写成:2271()(cos 2cos6)88h E k ka ka m a ππ=-+式中,a 为晶格常数。
试求:(1) 能带的宽度;(2) 能带底部和顶部电子的有效质量。
思路与解:(1)由E(k)关系得:223(2sin 2sin 6)4dE h ka ka dk m a πππ=-=231(3sin 2sin 2)4h ka ka m a πππ- (1)222221(18sin 2cos 2cos 2)2d E h ka ka ka dk m ππππ=- (2)令 0dE dk = 得:21sin 212ka π=1211cos 2()12ka π∴=±当cos 2ka π=2)得:222211(18)0121221212d E h dk m m π=⨯⨯-⨯=>对应E(k)的极小值。
半导体物理知识整理
基础知识1.导体,绝缘体和半导体的能带结构有什么不同?并以此说明半导体的导电机理(两种载流子参与导电)与金属有何不同?导体:能带中一定有不满带半导体:T=0K,能带中只有满带和空带;T>0K,能带中有不满带禁带宽度较小,一般小于2eV绝缘体:能带中只有满带和空带禁带宽度较大,一般大于2eV在外场的作用下,满带电子不导电,不满带电子可以导电总有不满带的晶体就是导体,总是没有不满带的晶体就是绝缘体半导体不时最容易导电的物质,而是导电性最容易发生改变的物质,用很方便的方法,就可以显著调节半导体的导电特性金属中的电子,只能在导带上传输,而半导体中的载流子:电子和空穴,却能在两个通道:价带和导带上分别传输信息2.什么是空穴?它有哪些基本特征?以硅为例,对照能带结构和价键结构图理解空穴概念。
当满带附近有空状态k’时,整个能带中的电流,以及电流在外场作用下的变化,完全如同存在一个带正电荷e和具有正有效质量|m n* | 、速度为v(k’)的粒子的情况一样,这样假想的粒子称为空穴3.半导体材料的一般特性。
电阻率介于导体与绝缘体之间对温度、光照、电场、磁场、湿度等敏感(温度升高使半导体导电能力增强,电阻率下降;适当波长的光照可以改变半导体的导电能力)性质与掺杂密切相关(微量杂质含量可以显著改变半导体的导电能力)4.费米统计分布与玻耳兹曼统计分布的主要差别是什么?什么情况下费米分布函数可以转化为玻耳兹曼函数。
为什么通常情况下,半导体中载流子分布都可以用玻耳兹曼分布来描述。
费米分布受到了泡利不相容原理的限制,而在E-EF>>k0T的条件下,泡利原理失去作用,可以化简为玻尔兹曼分布。
在半导体中,最常遇到的情况是费米能级EF位于禁带内,而且与导带底和价带顶的距离远大于k0T,所以,对导带中的所有量子态来说,被电子占据的概率一般都满足f(E)<<1,故半导体导带中的电子分布可以用电子的玻尔兹曼分布函数描写5.由电子能带图中费米能级的位置和形态(如,水平、倾斜、分裂),分析半导体材料特性。
半导体物理学简答题及答案知识讲解
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答:原子中的电子是在原子核与电子库伦相互作用势的束缚作用下以电子云的形式存在,没有一个固定的轨道;而晶体中的电子是在整个晶体内运动的共有化电子,在晶体周期性势场中运动。
当原子互相靠近结成固体时,各个原子的内层电子仍然组成围绕各原子核的封闭壳层,和孤立原子一样;然而,外层价电子则参与原子间的相互作用,应该把它们看成是属于整个固体的一种新的运动状态。
组成晶体原子的外层电子共有化运动较强,其行为与自由电子相似,称为准自由电子,而内层电子共有化运动较弱,其行为与孤立原子的电子相似。
2. 描述半导体中电子运动为什么要引入"有效质量"的概念, 用电子的惯性质量描述能带中电子运动有何局限性。
答:引进有效质量的意义在于它概括了半导体内部势场的作用,使得在解决半导体中电子在外力作用下的运动规律时,可以不涉及半导体内部势场的作用。
惯性质量描述的是真空中的自由电子质量,而不能描述能带中不自由电子的运动,通常在晶体周期性势场作用下的电子惯性运动,成为有效质量3. 一般来说, 对应于高能级的能带较宽,而禁带较窄,是否如此,为什么?答:不是,能级的宽窄取决于能带的疏密程度,能级越高能带越密,也就是越窄;而禁带的宽窄取决于掺杂的浓度,掺杂浓度高,禁带就会变窄,掺杂浓度低,禁带就比较宽。
4. 有效质量对能带的宽度有什么影响,有人说:" 有效质量愈大,能量密度也愈大,因而能带愈窄.是否如此,为什么?答:有效质量与能量函数对于K的二次微商成反比,对宽窄不同的各个能带, 1 ( k)随k的变化情况不同,能带越窄,二次微商越小,有效质量越大,内层电子的能带窄,有效质量大;外层电子的能带宽,有效质量小。
5. 简述有效质量与能带结构的关系;答:能带越窄,有效质量越大,能带越宽,有效质量越小。
半导体物理(第五版)答案详解
半导体物理习题答案详解第一章习题1.设晶格常数为a 的一维晶格,导带极小值附近能量E c (k)和价带极大值附近能量E V (k)分别为:E c =0220122021202236)(,)(3m k h m k h k E m k k h m k h V -=-+ 0m 。
试求:为电子惯性质量,nm a ak 314.0,1==π(1)禁带宽度;(2) 导带底电子有效质量; (3)价带顶电子有效质量;(4)价带顶电子跃迁到导带底时准动量的变化 解:(1)eV m k E k E E E k m dk E d k m kdk dE Ec k k m m m dk E d k k m k k m k V C g V V V c 64.012)0()43(0,060064338232430)(2320212102220202020222101202==-==<-===-==>=+===-+ 因此:取极大值处,所以又因为得价带:取极小值处,所以:在又因为:得:由导带:043222*83)2(1m dk E d mk k C nC===sN k k k p k p m dk E d mk k k k V nV/1095.7043)()()4(6)3(25104300222*11-===⨯=-=-=∆=-== 所以:准动量的定义:2. 晶格常数为0.25nm 的一维晶格,当外加102V/m ,107 V/m 的电场时,试分别计算电子自能带底运动到能带顶所需的时间。
解:根据:tkhqE f ∆∆== 得qE k t -∆=∆sat sat 137192821911027.810106.1)0(1027.810106.1)0(----⨯=⨯⨯--=∆⨯=⨯⨯--=∆ππ补充题1分别计算Si (100),(110),(111)面每平方厘米内的原子个数,即原子面密度(提示:先画出各晶面内原子的位置和分布图)Si 在(100),(110)和(111)面上的原子分布如图1所示:(a )(100)晶面 (b )(110)晶面(c )(111)晶面补充题2一维晶体的电子能带可写为)2cos 81cos 87()22ka ka ma k E +-= (, 式中a 为 晶格常数,试求(1)布里渊区边界; (2)能带宽度;(3)电子在波矢k 状态时的速度;(4)能带底部电子的有效质量*n m ;(5)能带顶部空穴的有效质量*p m解:(1)由0)(=dk k dE 得 an k π= (n=0,±1,±2…) 进一步分析an k π)12(+= ,E (k )有极大值,214221422142822/1083.7342232212414111/1059.92422124142110/1078.6)1043.5(224141100cm atom a a a cm atom a a a cm atom a a ⨯==⨯+⨯+⨯⨯==⨯⨯+⨯+⨯=⨯==⨯+-):():():(222)mak E MAX=( ank π2=时,E (k )有极小值所以布里渊区边界为an k π)12(+=(2)能带宽度为222)()ma k E k E MIN MAX =-( (3)电子在波矢k 状态的速度)2sin 41(sin 1ka ka ma dk dE v -== (4)电子的有效质量)2cos 21(cos 222*ka ka mdkEd m n-==能带底部 an k π2=所以m m n 2*= (5)能带顶部 an k π)12(+=, 且**n p m m -=,所以能带顶部空穴的有效质量32*mm p =半导体物理第2章习题1. 实际半导体与理想半导体间的主要区别是什么?答:(1)理想半导体:假设晶格原子严格按周期性排列并静止在格点位置上,实际半导体中原子不是静止的,而是在其平衡位置附近振动。
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半导体物理习题解答1-1.(P 32)设晶格常数为a 的一维晶格,导带极小值附近能量E c (k )和价带极大值附近能量E v (k )分别为:E c (k)=0223m k h +022)1(m k k h -和E v (k)= 0226m k h -0223m k h ;m 0为电子惯性质量,k 1=1/2a ;a =0.314nm 。
试求:①禁带宽度;②导带底电子有效质量; ③价带顶电子有效质量;④价带顶电子跃迁到导带底时准动量的变化。
[解] ①禁带宽度Eg根据dk k dEc )(=0232m k h +012)(2m k k h -=0;可求出对应导带能量极小值E min 的k 值:k min =143k , 由题中E C 式可得:E min =E C (K)|k=k min =2104k m h ; 由题中E V 式可看出,对应价带能量极大值Emax 的k 值为:k max =0;并且E min =E V (k)|k=k max =02126m k h ;∴Eg =E min -E max =021212m k h =20248a m h =112828227106.1)1014.3(101.948)1062.6(----⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=0.64eV ②导带底电子有效质量m n0202022382322m h m h m h dkE d C =+=;∴ m n =022283/m dk E d h C= ③价带顶电子有效质量m ’02226m h dk E d V -=,∴0222'61/m dk E d h m Vn-== ④准动量的改变量h △k =h (k min -k max )= ah k h 83431=[毕]1-2.(P 33)晶格常数为0.25nm 的一维晶格,当外加102V/m ,107V/m 的电场时,试分别计算电子自能带底运动到能带顶所需的时间。
[解] 设电场强度为E ,∵F =hdtdk=q E (取绝对值) ∴dt =qE h dk∴t=⎰tdt 0=⎰a qE h 210dk =aqE h 21 代入数据得: t =E⨯⨯⨯⨯⨯⨯--1019-34105.2106.121062.6=E 6103.8-⨯(s )当E =102 V/m 时,t =8.3×10-8(s );E =107V/m 时,t =8.3×10-13(s )。
半导体物理学基础知识
1半导体中的电子状态1.2半导体中电子状态和能带1.3半导体中电子的运动有效质量1半导体中E与K的关系2半导体中电子的平均速度3半导体中电子的加速度1.4半导体的导电机构空穴1硅和锗的导带结构对于硅,由公式讨论后可得:I.磁感应沿【1 1 1】方向,当改变B(磁感应强度)时,只能观察到一个吸收峰II.磁感应沿【1 1 0】方向,有两个吸收峰III.磁感应沿【1 0 0】方向,有两个吸收峰IV磁感应沿任意方向时,有三个吸收峰2硅和锗的价带结构重空穴比轻空穴有较强的各向异性。
2半导体中杂质和缺陷能级缺陷分为点缺陷,线缺陷,面缺陷(层错等)1.替位式杂质间隙式杂质2.施主杂质:能级为E(D),被施主杂质束缚的电子的能量状态比导带底E(C)低ΔE(D),施主能级位于离导带底近的禁带中。
3.受主杂质:能级为E(A),被受主杂质束缚的电子的能量状态比价带E(V)高ΔE(A),受主能级位于离价带顶近的禁带中。
4.杂质的补偿作用5.深能级杂质:⑴非3,5族杂质在硅,锗的禁带中产生的施主能级距离导带底较远,离价带顶也较远,称为深能级。
⑵这些深能级杂质能产生多次电离。
6.点缺陷:弗仑克耳缺陷:间隙原子和空位成对出现。
肖特基缺陷:只在晶体内部形成空位而无间隙原子。
空位表现出受主作用,间隙原子表现出施主作用。
3半导体中载流子的分布统计电子从价带跃迁到导带,称为本征激发。
一、状态密度状态密度g(E)是在能带中能量E附近每单位间隔内的量子态数。
首先要知道量子态,每个量子态智能容纳一个电子。
导带底附近单位能量间隔内的量子态数目,随电子的能量按抛物线关系增大,即电子能量越高,状态密度越大。
二、费米能级和载流子的统计分布在T=0K时,费米能级E(f)可看作是量子态是否被电子占据的一个界限。
附图:随着温度的升高,电子占据能量小于费米能级的量子态的概率下降,占据高于费米能级的量子态的概率上升。
2波尔兹曼分布函数在E-E(f)>>K(0)T时,服从波尔兹曼分布(是费米能级的一种简化形式)。
半导体物理学(第7版)第三章知识题和答案解析
第三章习题和答案1. 计算能量在E=E c 到2*n 2C L 2m 100E E π+= 之间单位体积中的量子态数。
解:2. 试证明实际硅、锗中导带底附近状态密度公式为式(3-6)。
322233*28100E 21233*22100E 0021233*231000L 8100)(3222)(22)(1Z VZZ )(Z )(22)(2322C22CL E m h E E E m V dE E E m V dE E g Vd dEE g d E E m V E g cn c C nlm h E C nlm E C nn c n c πππππ=+-=-====-=*++⎰⎰**)()(单位体积内的量子态数)()(21)(,)"(2)()(,)(,)()(2~.2'213''''''2'21'21'21'2222222C a a lt tz y x ac c zla z y t ay x t a x z t y x C C e E E m k V m m m m k g k k k k k m h E k E k m m k k m m k k m m k mlk m k k h E k E K IC E G si -=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+•=+++====+++=*****系中的态密度在等能面仍为球形等能面系中在则:令)(关系为)(半导体的、证明:[]3123221232'2123231'2'''')()2(4)()(111100)()(24)(4)()(~ltn c nc l t t z m m sm VE E hm E sg E g si V E E h m m m dE dz E g dkk k g Vk k g d k dE E E =-==∴-⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡+••==∴•=∇•=+**πππ)方向有四个,锗在(旋转椭球,个方向,有六个对称的导带底在对于即状态数。
半导体物理复习要点答案
半导体物理复习要点答案⼀、填充题1. 两种不同半导体接触后, 费⽶能级较⾼的半导体界⾯⼀侧带正电达到热平衡后两者的费⽶能级相等。
2. 半导体硅的价带极⼤值位于k空间第⼀布⾥渊区的中央,其导带极⼩值位于【100】⽅向上距布⾥渊区边界约0.85倍处,因此属于间接带隙半导体。
3. 晶体中缺陷⼀般可分为三类:点缺陷,如空位间隙原⼦;线缺陷,如位错;⾯缺陷,如层错和晶粒间界。
4. 间隙原⼦和空位成对出现的点缺陷称为弗仓克⽿缺陷;形成原⼦空位⽽⽆间隙原⼦的点缺陷称为肖特基缺陷。
5.浅能级杂质可显著改变载流⼦浓度;深能级杂质可显著改变⾮平衡载流⼦的寿命,是有效的复合中⼼。
6. 硅在砷化镓中既能取代镓⽽表现为施主能级,⼜能取代砷⽽表现为受主能级,这种性质称为杂质的双性⾏为。
7.对于ZnO半导体,在真空中进⾏脱氧处理,可产⽣氧空位,从⽽可获得 n型 ZnO半导体材料。
8.在⼀定温度下,与费⽶能级持平的量⼦态上的电⼦占据概率为1/2 ,⾼于费⽶能级2kT能级处的占据概率为1/1+exp(2) 。
9.本征半导体的电阻率随温度增加⽽单调下降,杂质半导体的电阻率随温度增加,先下降然后上升⾄最⾼点,再单调下降。
10.n型半导体的费⽶能级在极低温(0K)时位于导带底和施主能级之间中央处,随温度升⾼,费⽶能级先上升⾄⼀极值,然后下降⾄本征费⽶能级。
11. 硅的导带极⼩值位于k空间布⾥渊区的【100】⽅向。
12. 受主杂质的能级⼀般位于价带顶附近。
13. 有效质量的意义在于它概括了半导体内部势场的作⽤。
14. 间隙原⼦和空位成对出现的点缺陷称为弗仓克⽿缺陷。
15. 除了掺杂,引⼊缺陷也可改变半导体的导电类型。
16. 回旋共振是测量半导体内载流⼦有效质量的重要技术⼿段。
17. PN结电容可分为势垒电容和扩散电容两种。
18. PN结击穿的主要机制有雪崩击穿、隧道击穿和热击穿。
19. PN结的空间电荷区变窄,是由于PN结加的是正向电压电压。
半导体物理知识点及重点习题总结周裕鸿
半导体物理知识点及重点习题总结周裕鸿基本概念题:第一章半导体电子状态 1.1 半导体通常是指导电能力介于导体和绝缘体之间的材料,其导带在绝对零度时全空,价带全满,禁带宽度较绝缘体的小许多。
例: 1简述Si Ge ,GaAs 的晶格结构。
2什么叫本征激发?温度越高,本征激发的载流子越多,为什么?试定性说明之。
在一定温度下,价带电子获得足够的能量(≥Eg)被激发到导带成为导电电子的过程就是本征激发。
其结果是在半导体中出现成对的电子-空穴对。
如果温度升高,则禁带宽度变窄,跃迁所需的能量变小,将会有更多的电子被激发到导带中。
对半导体的理解:半导体导体半导体绝缘体电导率ρ <10 10~10 ?10 ??cm 此外,半导体还有以下重要特性1、温度可以显著改变半导体导电能力??3020C时,ρ增大一倍例如:纯硅(Si)若温度从C变为?3?3992、微量杂质含量可以显著改变半导体导电能力例如:若有100万硅掺入1个杂质(P . Be)此时纯度99.9999% ,室温(27C 300K)时,电阻率由214000Ω降至0.2Ω3、光照可以明显改变半导体的导电能力例如:淀积在绝缘体基片上(衬底)上的硫化镉(CdS)薄膜,无光照时电阻(暗电阻)约为几十欧姆,光照时电阻约为几十千欧姆。
另外,磁场、电场等外界因素也可显著改变半导体的导电能力。
【补充材料】半导体中的自由电子状态和能态势场→ 孤立原子中的电子――原子核势场+其他电子势场下运动�K 自由电子――恒定势场(设为0)�K 半导体中的电子――严格周期性重复排列的原子之间运动��.晶体中的薛定谔方程及其解的形势V(x)的单电子近似:假定电子是在①严格周期性排列②固定不动的原子核势场③其他大量电子的平均势场下运动。
↓ ↓(理想晶体)(忽略振动)意义:把研究晶体中电子状态的问题从原子核―电子的混合系统中分离出来,把众多电子相互牵制的复杂多电子问题近似成为对某一电子作用只是平均势场作用。
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半导体物理答案一、选择1.与半导体相比较,绝缘体的价带电子激发到导带所需的能量(比半导体的大);2.室温下,半导体Si 掺硼的浓度为1014cm -3,同时掺有浓度为1.1×1015cm -3的磷,则电子浓度约为(1015cm -3 ),空穴浓度为(2.25×105cm -3),费米能级为(高于E i );将该半导体由室温度升至570K ,则多子浓度约为(2×1017cm -3),少子浓度为(2×1017cm -3),费米能级为(等于E i )。
3.施主杂质电离后向半导体提供(电子),受主杂质电离后向半导体提供(空穴),本征激发后向半导体提供(空穴、电子);4.对于一定的n 型半导体材料,温度一定时,减少掺杂浓度,将导致(E F )靠近E i ;5.表面态中性能级位于费米能级以上时,该表面态为(施主态);6.当施主能级E D 与费米能级E F 相等时,电离施主的浓度为施主浓度的(1/3)倍;重空穴是指(价带顶附近曲率较小的等能面上的空穴)7.硅的晶格结构和能带结构分别是(金刚石型和间接禁带型)8.电子在晶体中的共有化运动指的是电子在晶体(各元胞对应点出现的几率相同)。
9.本征半导体是指(不含杂质与缺陷)的半导体。
10.简并半导体是指((E C -E F )或(E F -E V )≤0)的半导体11.3个硅样品的掺杂情况如下:甲.含镓1×1017cm -3;乙.含硼和磷各1×1017cm -3;丙.含铝1×1015cm -3这三种样品在室温下的费米能级由低到高(以E V 为基准)的顺序是(甲丙乙)12.以长声学波为主要散射机构时,电子的迁移率μn 与温度的(B 3/2次方成反比)13.公式*/q m μτ=中的τ是载流子的(平均自由时间)。
14.欧姆接触是指(阻值较小并且有对称而线性的伏-安特性)的金属-半导体接触。
15.在MIS 结构的金属栅极和半导体上加一变化的电压,在栅极电压由负值增加到足够大的正值的的过程中,如半导体为P 型,则在半导体的接触面上依次出现的状态为(多数载流子堆积状态,多数载流子耗尽状态,少数载流子反型状态)。
16.在硅和锗的能带结构中,在布里渊中心存在两个极大值重合的价带,外面的能带(曲率小),对应的有效质量(大),称该能带中的空穴为(重空穴E )。
17.如果杂质既有施主的作用又有受主的作用,则这种杂质称为(两性杂质)。
18.在通常情况下,GaN 呈(纤锌矿型 )型结构,具有(六方对称性),它是(直接带隙)半导体材料。
19.同一种施主杂质掺入甲、乙两种半导体,如果甲的相对介电常数εr 是乙的3/4,m n */m 0值是乙的2倍,那么用类氢模型计算结果是(甲的施主杂质电离能是乙的32/9,的弱束缚电子基态轨道半径为乙的3/8 )。
20.一块半导体寿命τ=15µs,光照在材料中会产生非平衡载流子,光照突然停止30µs后,其中非平衡载流子将衰减到原来的(1/e 2)。
21.对于同时存在一种施主杂质和一种受主杂质的均匀掺杂的非简并半导体,在温度足够高、n i >> /N D -N A / 时,半导体具有 (本征) 半导体的导电特性。
22.在纯的半导体硅中掺入硼,在一定的温度下,当掺入的浓度增加时,费米能级向(Ev )移动;当掺杂浓度一定时,温度从室温逐步增加,费米能级向( Ei )移动。
23.把磷化镓在氮气氛中退火,会有氮取代部分的磷,这会在磷化镓中出现(产生等电子陷阱)。
24.对于大注入下的直接复合,非平衡载流子的寿命不再是个常数,它与(非平衡载流子浓度成反比)。
25.杂质半导体中的载流子输运过程的散射机构中,当温度升高时,电离杂质散射的概率和晶格振动声子的散射概率的变化分别是(变小,变大)。
26.如在半导体的禁带中有一个深杂质能级位于禁带中央,则它对电子的俘获率(等于)空穴的俘获率,它是(有效的复合中心)。
27.同一块半导体中,电子的有效质量小于空穴的有效质量,所以电子的迁移率(大于)空穴的迁移率。
28.下列半导体材料中,属于N型半导体的是(锗掺入磷)。
29.pn结空间电荷区又称为(耗尽区)。
30.主要利用半导体的(隧道效应)制造欧姆接触。
31.光强度一定是,在半导体温度升高,非平衡载流子浓度(不变)。
32.温度一定时,半导体掺杂浓度增加其导电性(增大)。
33.下列半导体材料中,属于直接带隙半导体的是(砷化镓)。
34.N型半导体,随着掺杂浓度增加,费米能级(上升)。
35.非平衡载流子通过复合中心的复合称为(间接复合)。
36.制造半导体器件时,必须引出金属端子引脚,必然出现金属与半导体接触,此时需要采取(欧姆接触)方法减少接触对器件特性影响。
二、填空1.纯净半导体Si中掺V族元素的杂质,当杂质电离时释放。
这种杂质称杂质;相应的半导体称型半导体。
2.当半导体中载流子浓度的分布不均匀时,载流子将做运动;在半导体存在外加电压情况下,载流子将做运动。
3.n o p o=n i2标志着半导体处于状态,当半导体掺入的杂质含量改变时,乘积n o p o改变否?;当温度变化时,n o p o改变否?。
4.非平衡载流子通过而消失,叫做寿命τ,寿命τ与在中的位置密切相关,对于强p型和强n型材料,小注入时寿命τn 为,寿命τp为。
5.是反映载流子在电场作用下运动难易程度的物理量,是反映有浓度梯度时载流子运动难易程度的物理量,联系两者的关系式是,称为关系式。
6.半导体中的载流子主要受到两种散射,它们分别是和。
前者在下起主要作用,后者在下起主要作用。
7.半导体中浅能级杂质的主要作用是;深能级杂质所起的主要作用。
8.对n型半导体,如果以E F和E C的相对位置作为衡量简并化与非简并化的标准,那末,为非简并条件;为弱简并条件;为简并条件。
12.当P-N结施加反向偏压增大到某一数值时,反向电流密度突然开始迅速增大的现象称为,其种类为:、和。
13.指出下图各表示的是什么类型半导体?14.当半导体中载流子浓度存在浓度梯度时,载流子将做运动;半导体存在电势差时,载流子将做运动,其运动速度正比于,比例系数称为。
15.np>n i2意味着半导体处于状态,其中n= ;p 。
这时半导体中载流子存在净复合还是净产生?。
16.半导体中浅能级杂质的主要作用是增强载流子的浓度;深能级杂质所起的主要作用增强载流子的复合。
17.非平衡载流子通过而消失,叫做寿命τ,寿命τ与在中的位置密切相关,当寿命τ趋向最小。
18.半导体中的载流子主要受到两种散射,它们分别是和。
前者在下起主要作用,后者在下起主要作用。
19.半导体中掺杂浓度很高时,杂质电离能(增大、减小、不变?),禁带宽度(增大、减小、不变?)。
20.p-n结电容包括电容和电容,在反向偏压下,电容起主要作用。
21.原子组成晶体后,由于电子壳层的交叠,电子不再局限在某个原子上,可以从一个原子上转移到另一个原子上,电子将在整个晶体中运动,这种运动称为:共有化运动。
22.空穴携带__正___电荷,具有___正__的有效质量。
23.本证硅中掺入III价元素杂质,为__P___型半导体。
24.当用适当波长的光照射半导体,产生的载流子称为__非平衡___载流子。
25._爱因斯坦____方程是漂移运动和扩散运动同时存在时少数载流子所遵循的运动方程,是研究半导体器件原理的基本方程之一。
26.常见的元素半导体有__硅____和___铬___,常见的化合物半导体有_砷化镓_____。
27.半导体材料硅和锗的晶体结构为______金刚石______型结构。
28.金属中导电的粒子是电子,半导体中导电的粒子是__电子______和 ____空穴____。
29.晶体中电子的能量状态是量子化的,电子在各状态上的分布遵守费米分布规律,当E-E F>>k0T时,可近似为____波尔兹曼________分布。
30.pn结具有电容特性,包括___势垒_____电容和____扩散____电容两部分。
三、名词解释1.有效质量:粒子在晶体中运动时具有的等效质量,它概括了半导体内部势场的作用。
2.热平衡状态:在没有外界影响的条件下,热力学系统的宏观性质不随时间变化的状态。
所谓外界影响,是指外界对系统作功或传热。
不能把平衡态简单理解为不随时间变化的状态。
3.散射概率4.迁移率:单位电场作用下,载流子获得的平均定向运动速度,反映了载流子在电场作用下的输运能力,是半导体物理中重要的概念和参数之一。
迁移率的表达式为:μ=qτ/m* 。
可见,有效质量和弛豫时间(散射)是影响迁移率的因素。
5.平均自由时间:粒子在两次散射之间经历的平均时间,其倒数即为散射几率。
6.热载流子:是指比零电场下的载流子具有更高平均动能的载流子。
7.载流子的散射:①电离杂质的散射:施主杂质在电离后是一个带正电的离子,而受主杂质电离后则是负离子。
在正离子有或负离子周围形成一个库仑势场,载流子将受到这个库仑场的作用,即散射。
②晶格振动的散射:光学波和声学波散射。
随着温度的增加,晶格振动的散射越来显著,而杂质电离的散射变得不显著了。
③其他因素引起的散射:等同的能谷间散射、中性杂质散射、位错散射、合金散射。
另外,载流子之间也有散射作用,但这种散射只在强简并时才显著。
8.态。
9.复合几率:10.复合率:11.准费米能级: 半导体处于非平衡态时,导带电子和价带空穴不再有统一的费米能级,但可以认为它们各自达到平衡,相应的费米能级称为电子和空穴的准费米能级。
12.直接复合:电子从导带直接跃迁至价带与空穴相遇而复合。
13.间接复合: 电子通过禁带中的能级而跃迁至价带与空穴相遇而复合。
14.直接复合机构15.间接复合机构16.雪崩击穿:在晶体中运行的电子和空穴将不断的与晶体原子发生碰撞,通过这样的碰撞可使束缚在共价键中的价电子碰撞出来,产生自由电子-空穴对.新产生的载流子在电场作用下撞出其他价电子,又产生新的自由电子空穴对.如此连锁反应,使得阻挡层中的载流子的数量雪崩式地增加,流过PN结的电流就急剧增大,所以这种碰撞电离称为雪崩击穿.17.隧道击穿效应:隧道击穿是在强电场作用下,由隧道效应,使大量电子从价带穿过禁带而进入到导带所引起的一种击穿现象。
18.肖特基接触:指金属和半导体材料相接触的时候,在界面处半导体的能带弯曲,形成肖特基势垒。
势垒的存在才导致了大的界面电阻。
与之对应的是欧姆接触,界面处势垒非常小或者是没有接触势垒。
19.欧姆接触:指金属与半导体的接触,而其接触面的电阻值远小于半导体本身的电阻,使得组件操作时,大部分的电压降在活动区(Active region)而不在接触面。
20.N型半导体:在纯净的硅晶体中掺入五价元素(如磷),使之取代晶格中硅原子的位置,就形成了N型半导体。