半导体器件物理与工艺复习题(2012)

半导体器件物理复习题

第二章：

1） 带隙：导带的最低点和价带的最高点的能量之差，也称能隙。

物理意义：带隙越大，电子由价带被激发到导带越难，本征载流子浓度就越低，电导率也就越低

2）什么是半导体的直接带隙和间接带隙？

其价带顶部与导带最低处发生在相同动量处(p ＝0)。因此，当电子从价带转换到导带时，不需要动量转换。这类半导体称为直接带隙半导体。

3）能态密度：能量介于E ～E+△E 之间的量子态数目△Z 与能量差△E 之比

4）热平衡状态：即在恒温下的稳定状态.(且无任何外来干扰,如照光、压力或电场). 在恒温下,连续的热扰动造成电子从价带激发到导带，同时在价带留下等量的空穴.半导体的电子系统有统一的费米能级,电子和空穴的激发与复合达到了动态平衡，其浓度是恒定的，载流子的数量与能量都是平衡。即热平衡状态下的载流子浓度不变。

5）费米分布函数表达式？

物理意义：它描述了在热平衡状态下,在一个费米粒子系统（如电子系统）中属于能量E 的一个量子态被一个电子占据的概率。

6

本征半导体价带中的空穴浓度：

7）本征费米能级Ei ：本征半导体的费米能级。在什么条件下，本征Fermi 能级靠近禁带的中央：在室温下可以近似认为费米能级处于带隙中央

8）本征载流子浓度n i : 对本征半导体而言，导带中每单位体积的电子数与价带每单位体积的空穴数相同,即浓度相同，称为本征载流子浓度，可表示为

n ＝p ＝n i . 或：np=n i 2

9) 简并半导体：当杂质浓度超过一定数量后，费米能级进入了价带或导带的半导体。

10) 非简并半导体载流子浓度:

且有: n p=n i

2 其中: n 型半导体多子和少子的浓度分别为:

p 型半导体多子和少子的浓度分别为:

第三章：

1）迁移率：是指载流子（电子和空穴）在单位电场作用下的平均漂移速度，即载流子在电场作用下运动速度的快慢的量度，运动得越快，迁移率越大。定义为：

2）漂移电流: 载流子在热运动的同时，由于电场作用而产生的沿电场力方向的定向运动称作漂移运动。所构成的电流为漂移电流。定向运动的平均速度叫做漂移速度。在弱电场下，载流子的漂移速度v 与电场强度E 成正比, 定义为：

3）扩散电流：在半导体物质中，若载流子的浓度有一个空间上的变化，则这些载流子倾向于从高浓度的区域移往低浓度的区域，这个电流成分即为扩散电流。定义为：

4）非平衡载流子：处于非平衡状态的半导体，其载流子浓度也不再是n0和p0（此处0

是下标），可以比他们多出一部分。比平衡状态多出来的这部分载流子称为非平衡载流子。非平衡载流子多半是少数载流子。

5）复合中心：半导体中对电子和空穴起复合作用的杂质或缺陷。

6）间接复合：通过禁带复合中心进行的复合,通常在间接禁带半导体中较为显著，如硅晶.

7）亲和力，功函数？

8）隧穿效应：能量比势垒低的粒子，具有一定的概率穿透势垒的现象。

9）强电场效应：当半导体施加大电场时,σ成为电场的函数, 出现非线性传导现象,即偏离欧姆定律的强电场效应。

10）雪崩过程（现象）：在强电场的加速下,载流子将得到足够的动能,这些有较高能量的载流子与晶格中性原子相遇发生碰撞产生电离，产生新的电子-空穴对。这些新产生的电子和空穴又会在电场的作用下，重新获得能量，碰撞其它的中性原子使之电离，再产生更多的电子-空穴对。这种连锁反应继续下去，使空间的载流子数量剧增，就像雪崩一样.

第四章：

1) 异质结：由不同种半导体构成的pn 结（如硅-锗）

2) 单边突变结: 在交界面处，杂质浓度会产生突变，称为突变结。实际的突变结，两边的杂质浓度相差很多，称为单边突变结

m

q c τμ=

3) 什么是内建电势？它是如何保持热平衡的？

4) 单边突变结耗尽区宽度与偏压的关系:

5) 小注入: 注入的非平衡载流子浓度大于平衡时的少子浓度，远小于平衡时的多子浓度，称为小注入.

n型：p0<∆p<

6) 在热平衡时,

当加上偏压V后,在耗尽区边界上电子的浓度为

其中: n n和n p分别表示?

7) 扩散长度?

8)

其中: J s为饱和电流密度

9) 三种复合机制: 直接复合,通过复合中心复合和表面复合.通过复合中心间接复合包括四种情况：电子从导带落入到复合中心称电子俘获；电子从复合中心落入价带称空穴俘获；电子从复合中心被激发到导带称电子发射；电子从价带被激发到复合中心称空穴发射。

10) p-n结产生电流的物理机制: p-n结在反向偏压下，势垒区处于载流子严重欠缺的非平衡状态，为了

恢复平衡，其中的复合中心就表现为产生载流子的产生中心（电子发射和空穴发射），产生出大量的电子和空穴；并且电子被电场拉向n型半导体一边、空穴被电场拉向p型半导体一边，从而就形成了反向电流。

第五章：

1) 双极型三极管: 空穴和电子两种载流子参与导电. 浓度最高的p＋区域称为发射区；中间较窄的n型区域，其杂质浓度中等，称为基区，基区的宽度需远小于少数载流子的扩散长度；浓度最小的p型区域称为集电区。

2) 双极型晶体管有哪四种工作模式? 各模式射-基结和集-基结的偏压如何? 其中,放大模式下,射基

3) 共射电流增益定义为: ,其中α0为共基电流增益,定义为

4) 简述扩散电容的物理机理: 对于正偏p-n结，当外加偏压增大时，注入n区的空穴增加，在n区的空穴扩散区内形成空穴积累，为保持电中性条件，扩散区内电子浓度也相应增加（外电路提供）。电子注