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1、第一章第一章半導(dǎo)體中的電子狀態(tài)半導(dǎo)體中的電子狀態(tài)1.什么叫本征激發(fā)?溫度越高,本征激發(fā)的載流子越多,為什么?試定性說明之。2.試定性說明Ge、Si的禁帶寬度具有負(fù)溫度系數(shù)的原因。3.試指出空穴的主要特征。4.簡述Ge、Si和GaAs的能帶結(jié)構(gòu)的主要特征。5.某一維晶體的電子能帶為??()10.1cos()0.3sin()oEkEkaka???其中E0=3eV,晶格常數(shù)a=51011m。求:(1)能帶寬度;(2)能帶底和能帶頂?shù)挠行з|(zhì)量。
2、第一章半導(dǎo)體中的電子狀態(tài)第一章半導(dǎo)體中的電子狀態(tài)1.解:在一定溫度下,價(jià)帶電子獲得足夠的能量(≥Eg)被激發(fā)到導(dǎo)帶成為導(dǎo)電電子的過程就是本征激發(fā)。其結(jié)果是在半導(dǎo)體中出現(xiàn)成對的電子空穴對。如果溫度升高,則禁帶寬度變窄,躍遷所需的能量變小,將會有更多的電子被激發(fā)到導(dǎo)帶中。2.解:電子的共有化運(yùn)動導(dǎo)致孤立原子的能級形成能帶,即允帶和禁帶。溫度升高,則電子的共有化運(yùn)動加劇,導(dǎo)致允帶進(jìn)一步分裂、變寬;允帶變寬,則導(dǎo)致允帶與允帶之間的禁帶相對變窄。
3、反之,溫度降低,將導(dǎo)致禁帶變寬。因此,Ge、Si的禁帶寬度具有負(fù)溫度系數(shù)。3.解:空穴是未被電子占據(jù)的空量子態(tài),被用來描述半滿帶中的大量電子的集體運(yùn)動狀態(tài),是準(zhǔn)粒子。主要特征如下:A、荷正電:q;B、空穴濃度表示為p(電子濃度表示為n);C、EP=EnD、mP=mn。4.解:(1)Ge、Si:a)Eg(Si:0K)=1.21eV;Eg(Ge:0K)=1.170eV;b)間接能隙結(jié)構(gòu)c)禁帶寬度Eg隨溫度增加而減??;(2)GaAs:a)E
4、g(300K)=1.428eV,Eg(0K)=1.522eV;b)直接能隙結(jié)構(gòu);c)Eg負(fù)溫度系數(shù)特性:dEgdT=3.95104eVK;5.解:(1)由題意得:掙脫原子實(shí)的束縛進(jìn)入導(dǎo)帶成為自由電子。這個(gè)過程就是施主電離。n型半導(dǎo)體的能帶圖如圖所示:其費(fèi)米能級位于禁帶上方2.什么叫施主?什么叫施主電離?施主電離前后有何特征?試舉例說明之,并用能帶圖表征出n型半導(dǎo)體。3、解:半導(dǎo)體中摻入受主雜質(zhì)后,受主電離后將成為帶負(fù)電的離子,并同時(shí)向價(jià)
5、帶提供空穴,這種雜質(zhì)就叫受主。受主電離成為帶負(fù)電的離子(中心)的過程就叫受主電離。受主電離前帶不帶電,電離后帶負(fù)電。例如,在Si中摻B,B為Ⅲ族元素,而本征半導(dǎo)體Si為Ⅳ族元素,P摻入B中后,B的最外層三個(gè)電子與Si的最外層四個(gè)電子配對成為共價(jià)電子,而B傾向于接受一個(gè)由價(jià)帶熱激發(fā)的電子。這個(gè)過程就是受主電離。p型半導(dǎo)體的能帶圖如圖所示:其費(fèi)米能級位于禁帶下方4.摻雜半導(dǎo)體與本征半導(dǎo)體之間有何差異?試舉例說明摻雜對半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能的影響。
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