微電子器件劉剛前三章課后答案剖析

1、課后習(xí)題答案1.1為什么經(jīng)典物理無法準(zhǔn)確描述電子的狀態(tài)？在量子力學(xué)中又是用什么方法來描述的？解：在經(jīng)典物理中，粒子和波是被區(qū)分的。然而，電子和光子是微觀粒子，具有波粒二象性。因此，經(jīng)典物理無法準(zhǔn)確描述電子的狀態(tài)。在量子力學(xué)中，粒子具有波粒二象性，其能量和動(dòng)量是通過這樣一個(gè)常數(shù)來與物質(zhì)波的頻率和波矢建立聯(lián)系的，即?kknchphE?????????上述等式的左邊描述的是粒子的能量和動(dòng)量，右邊描述的則是粒子波動(dòng)性的頻率和波矢。?k1.2量子

2、力學(xué)中用什么來描述波函數(shù)的時(shí)空變化規(guī)律？解：波函數(shù)是空間和時(shí)間的復(fù)函數(shù)。與經(jīng)典物理不同的是，?它描述的不是實(shí)在的物理量的波動(dòng)，而是粒子在空間的概率分布，是一種幾率波。如果用表示粒子的德布洛意波的振幅，??tr?以表示波的強(qiáng)度，那么，t時(shí)刻在r附近的小??????trtrtr2?????體積元中檢測(cè)到粒子的概率正比于。zyx?????zyxtr???2?解：當(dāng)半導(dǎo)體中摻入施主雜質(zhì)后，在其導(dǎo)帶底的下方，距離導(dǎo)帶底很近的范圍內(nèi)可以引入局域化的

3、量子態(tài)能級(jí)。該能級(jí)位于禁帶中，稱之為施主雜質(zhì)能級(jí)。同理，當(dāng)半導(dǎo)體中摻入受主雜質(zhì)后，在其價(jià)帶頂?shù)纳戏?，距離價(jià)帶頂很近的范圍內(nèi)也可引入局域化的受主雜質(zhì)能級(jí)。施主能級(jí)距離導(dǎo)帶底很近，施主雜質(zhì)電離后，施主能級(jí)上的電子躍遷進(jìn)入導(dǎo)帶，其結(jié)果向?qū)峁﹤鲗?dǎo)電流的準(zhǔn)自由電子；而受主能級(jí)距離價(jià)帶頂很近，受主雜質(zhì)電離后，價(jià)帶頂?shù)碾娮榆S遷進(jìn)入受主能級(jí)，其結(jié)果向價(jià)帶提供傳導(dǎo)電流的空穴。1.6試比較N型半導(dǎo)體與P型半導(dǎo)體的異同。解：對(duì)同種材料制作的不同型號(hào)的半導(dǎo)

4、體來說，具有以下相同點(diǎn)：二者都具有相同的晶格結(jié)構(gòu)，相同的本征載流子濃度，都對(duì)溫度很敏感。不同點(diǎn)是，N型半導(dǎo)體所摻雜質(zhì)是施主雜質(zhì)，主要是靠電子導(dǎo)電，電子是多數(shù)載流子，空穴是少數(shù)載流子：而P型半導(dǎo)體所摻雜質(zhì)是受主雜質(zhì)，主要靠空穴導(dǎo)電，空穴是多數(shù)載流子，電子是少數(shù)載流子。1.7從能帶的角度說明雜質(zhì)電離的過程。解：雜質(zhì)能級(jí)距離主能帶很近，其電離能一般都遠(yuǎn)小于禁帶寬度。因此，雜質(zhì)能級(jí)與主能帶之間的電子躍遷也比較容易完成。以施主雜質(zhì)為例，施主能級(jí)上