半导体物理试卷b答案

发布时间:2023-09-27 18:55:23

一、名词解释(本大题共5每题4分,共20分)1.直接复合:导带中的电子越过禁带直接跃迁到价带,与价带中的空穴复合,这样的复合过程称为直接复合。2.本征半导体:不含任何杂质的纯净半导体称为本征半导体,它的电子和空穴数量相同。3.简并半导体:半导体中电子分布不符合波尔兹满分布的半导体称为简并半导体。过剩载流子:在光注入、电注入、高能辐射注入等条件下,半导体材料中会产生高于热平衡时浓度的电子和空穴,超过热平衡浓度的电子△n=n-n0和空穴p=p-p0称为过剩载流子。4.有效质量、纵向有效质量与横向有效质量答:有效质量:由于半导体中载流子既受到外场力作用,又受到半导体内部周期性势场作用。有效概括了半导体内部周期性势场的作用,使外场力和载流子加速度直接联系起来。在直接由实验测得的有效质量后,可以很方便的解决电子的运动规律。5.等电子复合中心等电子复合中心:III-V族化合物半导体中掺入一定量与主原子等价的某种杂质原子,取代格点上的原子。由于杂质原子与主原子之间电性上的差别,性杂质原子可以束缚电子或空穴而成为带电中心。带电中心吸引与被束缚载流子符号相反的载流子,形成一个激子束缚态。这种激子束缚态叫做等电子复合中心。二、选择题(本大题共5每题3分,共15分)1.对于大注入下的直接辐射复合,非平衡载流子的寿命与(DA.平衡载流子浓度成正比B.非平衡载流子浓度成正比C.平衡载流子浓度成反比D.非平衡载流子浓度成反比2.有3个硅样品,其掺杂情况分别是:甲.含铝10-15cm-3.含硼和磷各10-17cm-3.含镓10-17cm-3室温下,这些样品的电子迁移率由高到低的顺序是(C甲乙丙B.甲丙乙C.乙甲丙D.丙甲乙3.有效复合中心的能级必靠近(AA.禁带中部B.导带C.价带D.费米能级
4.当一种n型半导体的少子寿命由直接辐射复合决定时,其小注入下的少子寿命正比于(CA.1/n0B.1/nC.1/p0D.1/p5.半导体中载流子的扩散系数决定于其中的(AA.散射机构B.复合机构C.杂质浓变梯度D.表面复合速度6.以下4种半导体中最适合于制作高温器件的是(DA.SiB.GeC.GaAsD.GaN三、简答题(20分)1请描述小注入条件正向偏置和反向偏置下的pn结中载流子的运动情况,写出其电流密度方程,请解释为什么pn结具有单向导电性?10分)解:在p-n结两端加正向偏压VF,VF基本全落在势垒区上,由于正向偏压产生的电场与内建电场方向相反,势垒区的电场强度减弱,势垒高度由平衡时的qVD下降到q(VD-VF耗尽区变窄,因而扩散电流大于漂移电流,产生正向注入。过剩电子在p区边界的结累,使xTp处的电子浓度由热平衡值n0p上升并向p内部扩散,经过一个扩散长度Ln后,又基本恢复到n0p-xTp处电子浓度为n(-xTp同理,空穴向n区注入时,n区一侧xTn处的空穴浓度上升到p(xTnLp后,恢复到p0n反向电压VR在势垒区产生的电场与内建电场方向一致,因而势垒区的电场增强,空间电荷数量增加,势垒区变宽,势垒高度由qVD增高到q(VD+VR.势垒区电场增强增强,破坏了原来载流子扩散运动和漂移运动的平衡,漂移运动大于扩散运动。这时,在区边界处的空穴被势垒区电场逐向p区,p区边界的电子被逐向n区。当这些少数载流子被电场驱走后,内部少子就来补充,形成了反向偏压下的空穴扩散电流和电子扩散电流。6分)qV电流密度方程:jDjsexpkBT12分)正向偏置时随偏置电压指数上升,反向偏压时,反向扩散电流与V无关,它正比于少子浓度,数值是很小的,因此可以认为是单向导电。2分)2.在一维情况下,描写非平衡态半导体中载流子(空穴)运动规律的连续方程

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