大學半導體物理學習題答案

半導體物理習題解答1－1．〔P32〕設晶格常數(shù)為a的一維晶格，導帶極小值附近能量Ec〔k〕和價帶極大值附近能量Ev〔k〕分別為：Ec(k)=+和Ev(k)=－；m0為電子慣性質量，k1＝1/2a；a＝0.314nm。試求：①禁帶寬度；②導帶底電子有效質量；③價帶頂電子有效質量；④價帶頂電子躍遷到導帶底時準動量的變化。[解]①禁帶寬度Eg根據(jù)＝＋＝0；可求出對應導帶能量極小值Emin的k值：kmin＝，由題中EC式可得：Emin＝EC(K)|k=kmin=；由題中EV式可看出，對應價帶能量極大值Emax的k值為：kmax＝0；并且Emin＝EV(k)|k=kmax＝；∴Eg＝Emin－Emax＝＝＝＝0.64eV②導帶底電子有效質量mn；∴mn＝③價帶頂電子有效質量m’，∴④準動量的改變量△k＝(kmin-kmax)=[畢]1－2．〔P33〕晶格常數(shù)為0.25nm的一維晶格，當外加102V/m，107V/m的電場時，試分別計算電子自能帶底運動到能帶頂所需的時間。[解]設電場強度為E，∵F=h=qE〔取絕對值〕∴dt=dk∴t==dk=代入數(shù)據(jù)得：t＝＝〔s〕當E＝102V/m時，t＝8.3×10－8〔s〕；E＝107V/m時，t＝8.3×10－13〔s〕。[畢]3－7．〔P81〕①在室溫下，鍺的有效狀態(tài)密度Nc＝1.05×1019cm－3，Nv＝5.7×1018cm－3，試求鍺的載流子有效質量mn*和mp*。計算77k時的Nc和Nv。300k時，Eg＝0.67eV。77k時Eg＝0.76eV。求這兩個溫度時鍺的本征載流子濃度。②77k，鍺的電子濃度為1017cm[解]①室溫下，T=300k〔27℃〕,k0=1.380×10-23J/K，h=6.625×10-34J·S對于鍺：Nc＝1.05×1019cm－3，Nv=5.7×1018cm－3：﹟求300k時的Nc和Nv：根據(jù)〔3－18〕式：根據(jù)〔3－23〕式：﹟求77k時的Nc和Nv：同理：﹟求300k時的ni：求77k時的ni：②77k時，由〔3－46〕式得到：Ec－ED＝0.01eV＝0.01×1.6×10-19；T＝77k；k0＝1.38×10-23；n0＝1017；Nc＝1.365×1019cm-3；[畢3－8．〔P82〕利用題7所給的Nc和Nv數(shù)值及Eg＝0.67eV，求溫度為300k和500k時，含施主濃度ND＝5×1015cm-3，受主濃度NA＝2×10[解]1)T＝300k時，對于鍺：ND＝5×1015cm-3，NA＝2×109cm；；；；2〕T＝300k時：；查圖3-7(P61)可得：，屬于過渡區(qū)，；?！泊祟}中，也可以用另外的方法得到ni：求得ni〕[畢]3－11．〔P82〕假設鍺中雜質電離能△ED＝0.01eV，施主雜質濃度分別為ND＝1014cm-3及10[解]未電離雜質占的百分比為：；求得：；∴ND=1014cm-3，99%即：將ND=1017cm-3，D_=0.01代入得：即：90%時，D_=0.1即：ND=1017cm-3即：；50％電離不能再用上式∵即：∴即：取對數(shù)后得：整理得下式：∴即：當ND＝1014cm-3時，得當ND＝1017cm-3時此對數(shù)方程可用圖解法或迭代法解出。[畢]3－14．〔P82〕計算含有施主雜質濃度ND＝9×1015cm-3及受主雜質濃度為1.1×1016cm-3的硅在300k時的電子和空穴濃度以及費米能級的位置。[解]對于硅材料：ND=9×1015cm-3；NA＝1.1×1016cm-3；T＝300k時ni=1.5；∵且∴∴[畢]3－18．〔P82〕摻磷的n型硅，磷的電離能為0.04eV，求室溫下雜質一般電離時費米能級的位置和磷的濃度。[解]n型硅，△ED＝0.044eV，依題意得：∴∴∴∵∴[畢]3－19．〔P82〕求室溫下?lián)戒R的n型硅，使EF＝(EC＋ED)/2時的銻的濃度。銻的電離能為0.039eV。[解]由可知，EF>ED，∵EF標志電子的填充水平，故ED上幾乎全被電子占據(jù)，又∵在室溫下，故此n型Si應為高摻雜，而且已經(jīng)簡并了?！呒?；故此n型Si應為弱簡并情況?！唷嗥渲衃畢]3－20．〔P82〕制造晶體管一般是在高雜質濃度的n型襯底上外延一層n型的外延層，再在外延層中擴散硼、磷而成。①設n型硅單晶襯底是摻銻的，銻的電離能為0.039eV，300k時的EF位于導帶底下面0.026eV處，計算銻的濃度和導帶中電子濃度。[解]①根據(jù)第19題討論，此時Ti為高摻雜，未完全電離：，即此時為弱簡并∵其中[畢]4－1．〔P113〕300K時，Ge的本征電阻率為47Ω·cm，如電子和空穴遷移率分別為3900cm2/V·S和1900cm2/V·S[解]T=300K，ρ＝47Ω·cm，μn＝3900cm2/V·S，μp＝1900cm2/V[畢]4－2．〔P113〕試計算本征Si在室溫時的電導率，設電子和空穴遷移率分別為1350cm2/V·S和500cm2/V·[解]T=300K,，μn＝1350cm2/V·S，μp＝500cm2/V摻入As濃度為ND＝5.00×1022×10-6＝5.00×1016cm-3雜質全部電離，，查P89頁，圖4－14可查此時μn＝900cm2/V·S[畢]4－13．〔P114〕摻有1.1×1016cm-3硼原子和9×10[解]NA＝1.1×1016cm-3，ND＝9×可查圖4－15得到Ω·cm〔根據(jù)，查圖4－14得，然后計算可得?！砙畢]4－15．〔P114〕施主濃度分別為1013和1017cm-3的兩個Si樣品，設雜質全部電離，分別計算：[解]n1＝1013cmn2＝1017cm-3[畢]5－5．〔P144〕n型硅中，摻雜濃度ND＝1016cm-3，光注入的非平衡載流子濃度Δn＝Δp＝10[解]n-Si，ND＝1016cm-3，Δn＝Δp＝1014cm無光照：Δn＝Δp<<ND，為小注入：有光照：[畢]5－7．〔P144〕摻施主雜質的ND＝1015cm-3n型硅，由于光的照射產(chǎn)生了非平衡載流子Δn＝Δp＝10[解]n-Si，ND＝1015cm-3，Δn＝Δp＝10光照后的半導體處于非平衡狀態(tài)：室溫下，EgSi＝1.12eV；比擬：由于光照的影響，非平衡多子的準費米能級與原來的費米能級相比擬偏離不多，而非平衡勺子的費米能級與原來的費米能級相比擬偏離很大。[畢]5－16．〔P145〕一塊電阻率為3Ω·cm的n型硅樣品，空穴壽命，再其平面形的外表處有穩(wěn)定的空穴注入，過?？昭舛?，計算從這個外表擴散進入半導體內部的空穴電流密度，以及在離外表多遠處過?？昭舛鹊扔?012cm-3？[解]；，：由查圖4－15可得：，又查圖4－14可得：由愛因斯坦關系式可得：所求而[畢]1說明布拉菲點陣和晶體結構的關系答：晶體的原子或分子在空間的分布具有周期性，這種分布可看成是由假設干個原子或離子構成的重復單元〔即基元〕在三維空間的周期性的分布，把基元抽象為一個空間幾何點，稱之為陣點。陣點在空間的周期性分布構成布拉菲點陣。晶體結構=基元+布拉菲點陣2原胞：整個晶體可以通過由結點構成的某一單元沿空間三個不同方向各按一定的距離作周期性地平移而構成，這個重復單元就稱為原胞或晶胞，平移一定的距離稱為晶格的周期。說明原胞和晶胞的關系答：構成布拉菲點陣的最小的平行六面體稱為原胞。能充分表達布拉菲點陣的對稱性的重復單元稱為晶胞熱缺陷：當溫度T不等于0K時，晶體中格點上原子發(fā)生熱振動有幾率離開格點位置而成為間隙原子和空位，即缺陷。熱缺陷為點缺陷，包括：弗侖克爾缺陷－原子脫離格點后，同時形成空格點和間隙原子，空格點等于間隙原子數(shù)。肖脫基缺陷－晶體內部格點上的原子跑到晶體外表，形成空格點。間隙原子－晶體外表原子跑到晶體內部晶格間隙位置，形成間隙原子。離子晶體正負離子交替排列在晶格格點上，依靠離子鍵原子晶體原子共價鍵金屬失去價電子的離子實金屬鍵分子分子和飽和原子范德瓦爾斯力晶面與晶列指數(shù)電子有效質量的意義是什么？它與能帶有什么關系？答：有效質量概括了晶體中電子的質量以及內部周期勢場對電子的作用，引入有效質量后，晶體中電子的運動可用類似于自由電子運動來描述。有效質量與電子所處的狀態(tài)有關，與能帶結構有關：、有效質量反比于能譜曲線的曲率；、有效質量是k的函數(shù)，在能帶底附近為正值，能帶頂附近為負值。、具有方向性---沿晶體不同方向的有效質量不同。只有當?shù)饶苊媸乔蛎鏁r，有效質量各向同性。導體半導體絕緣體能帶結構的差異導體：有未被填滿的價帶。絕緣體：價帶全部被電子填滿，禁帶上面的導帶是空帶，且禁帶寬度較大。半導體：價帶全部被電子填滿，禁帶上面的導帶是空帶，但禁帶寬度相對較小。施主雜質：VA族雜質在硅、鍺中電離時，能夠釋放電子而產(chǎn)生導電電子并形成正電中心施主能級Ed：被施主雜質束縛的多余的一個價電子狀態(tài)對應的能量。受主雜質：硼等雜質在硅、鍺中成鍵時，產(chǎn)生一個空穴。當其他電子來填補這個空穴時，相當于這個空穴電離，同時硼原子成為負電中心。受主能級空穴被受主雜質束縛電離對應的能量淺〔深〕雜質能級通常情況下，半導體中些施主能級距離導帶底較近〔遠〕；或受主能能級距離價帶頂較近〔遠〕。這些能級稱為淺雜質能級，相應的雜質稱為淺能級雜質。它描述了在熱平衡狀態(tài)下，在一個費米粒子系統(tǒng)〔如電子系統(tǒng)〕中屬于能量E的一個量子態(tài)被一個電子占據(jù)的概率。它描述了在熱平衡狀態(tài)下，在一個費米粒子系統(tǒng)〔如電子系統(tǒng)〕中屬于能量E的一個量子態(tài)上的電子數(shù)。費米能級Ef費米能級的物理意義：它反映能帶中能級被電子填充水平的上下。反映了半導體的摻雜水平。3)Ef是一化學勢。玻耳茲曼分布函數(shù)低摻雜半導體中，載流子統(tǒng)計分布通常遵順玻耳茲曼統(tǒng)計分布。這種電子系統(tǒng)稱為非簡并性系統(tǒng)。(非簡并條件：Ef遠離導帶低階帶頂?shù)慕麕е虚g位置)高摻雜半導體，載流子服從費米統(tǒng)計，這樣的電子系統(tǒng)稱為簡并性系統(tǒng)。載流子濃度計算：本征半導體的載流子濃度電中性條件N=PEi表示本征半導體的費米能級雜質半導體的載流子濃度半導體中的雜質會在禁帶中產(chǎn)生雜質能級處于禁帶范圍內電子占據(jù)能量為ED的雜質能級的概率是：設施主雜質濃度為ND受主雜質濃度為NA那么受主能級上的空穴濃度雜質半導體載流子濃度與溫度的關系1雜質半導體載子濃度隨溫度變化與載流子的來源發(fā)生變化有關,可分為四個區(qū):雜質弱電離區(qū)、強電離和飽和電離區(qū)、過渡溫度區(qū)、本征激發(fā)區(qū)。2禁帶寬度大,進入各溫度區(qū)相應的溫度要高.3雜質電離能越大，雜質電離的溫度范圍要增加.4摻雜濃度越高，進入本征激發(fā)的溫度越高。電阻率溫度的關系對雜質半導體，有雜質電離和本征激發(fā)兩個因素存在，又有電離雜質散射和晶格振動散射兩種散射機構的存在，因而電阻率隨溫度的變化關系更為復雜?！踩缫韵聢D所示〕AB段溫度很低，本征激發(fā)可忽略，載流子主要由雜質電離提供，它隨溫度升高而增加；散射主要由電離雜質決定，遷移率也隨溫度升高而增大，所以，電阻率隨溫度升高而下降．BC段雜質已全部電離，本征激發(fā)仍不顯著，載流子飽和，晶格振動散射為主，遷移率隨溫度升高而降低，電阻率隨溫度升高而稍有增大．C段溫度繼續(xù)升高，本征激發(fā)很快增加，本征載流子的產(chǎn)生遠超過遷移率的減小對電阻率的影響，這時，本征激發(fā)成為矛盾的主要方面，雜質半導體的電阻率經(jīng)一個極大值之后將隨溫度的升高而急劇地下降，表現(xiàn)出同本征半導體相似的特性．半導體中的載流子在電場作用下不斷加速的同時，又不斷地受到散射作用而改變其運動的方向或運動的速度，運動的總效果使其保持一定的定向運動速度，載流子的這種運動稱漂移運動，這個速度稱為平均漂移速度．μn和μp分別稱為電子遷移率和空穴遷移率。遷移率與平均自由時間成正比，與有效質量成反比。物理意義：表示在單位場強下電子或空穴所獲得的平均漂移速度大小，單位為m2/V·s或cm2/V·s．平均自由時間:連續(xù)兩次碰撞間的時間間隔.載流子的產(chǎn)生率：單位時間單位體積內產(chǎn)生的電子-空穴對數(shù)。載流子的復合率：單位時間單位體積內復合掉的電子-空穴對數(shù)。平衡載流子濃度:在熱平衡狀態(tài)半導體中,載流子的產(chǎn)生和復合的過程保持動態(tài)平衡，從而使載流子濃度保持定值。這時的載流子濃度稱為平衡載流子濃度。非平衡態(tài)：當半導體受到外界作用(如：光照等)后,載流子分布將與平衡態(tài)相偏離,此時的半導體狀態(tài)稱為非平衡態(tài)。小注入條件:當非平衡載流子的濃度△n(或△p)<<平衡態(tài)時的多子濃度n0(或p0)時，這就是小注入條件.平衡態(tài)與非平衡態(tài)間的轉換過程：熱平衡態(tài):產(chǎn)生率等于復合率,△n=0;外界作用:非平衡態(tài),產(chǎn)生率大于復合率,△n增大;穩(wěn)定后:穩(wěn)定的非平衡態(tài),產(chǎn)生率等于復合率,△n不變;撤銷外界作用:非平衡態(tài),復合率大于產(chǎn)生率,△n減小;穩(wěn)定后:初始的熱平衡態(tài)(△n=0)。費米能級：費米分布函數(shù)來描述是用來描述平衡狀態(tài)下的電子按能級的分布的。也即只有平衡狀態(tài)下才可能有“費米能級〞費米能級相同的原因：半導體處于熱平衡狀態(tài)，即從價帶激發(fā)到導帶的電子數(shù)等于從導帶躍遷回價帶的電子數(shù)，使得導帶中的電子的費米能級和和價帶中空穴的費米能級產(chǎn)生關聯(lián)，即相等。由于同一能帶內，電子的躍遷非常迅速和頻繁，因此，即使在非平衡狀態(tài)下，導帶中的電子和價帶中的電子分布仍滿足費米分布，即當處于非平衡狀態(tài)時,電子與空穴各自處于熱平衡態(tài)---準平衡態(tài)。此時電子和空穴有各自的費米能級----準費米能級。對于非簡并系統(tǒng)，非平衡狀態(tài)下的載流子濃度也可以由與平衡態(tài)相類似的表達式來表示：1說明布拉菲點陣和晶體結構的關系答：晶體的原子或分子在空間的分布具有周期性，這種分布可看成是由假設干個原子或離子構成的重復單元〔即基元〕在三維空間的周期性的分布，把基元抽象為一個空間幾何點，稱之為陣點。陣點在空間的周期性分布構成布拉菲點陣。晶體結構=基元+布拉菲點陣2原胞：整個晶體可以通過由結點構成的某一單元沿空間三個不同方向各按一定的距離作周期性地平移而構成，這個重復單元就稱為原胞或晶胞，平移一定的距離稱為晶格的周期。說明原胞和晶胞的關系答：構成布拉菲點陣的最小的平行六面體稱為原胞。能充分表達布拉菲點陣的對稱性的重復單元稱為晶胞熱缺陷：當溫度T不等于0K時，晶體中格點上原子發(fā)生熱振動有幾率離開格點位置而成為間隙原子和空位，即缺陷。熱缺陷為點缺陷，包括：弗侖克爾缺陷－原子脫離格點后，同時形成空格點和間隙原子，空格點等于間隙原子數(shù)。肖脫基缺陷－晶體內部格點上的原子跑到晶體外表，形成空格點。間隙原子－晶體外表原子跑到晶體內部晶格間隙位置，形成間隙原子。離子晶體正負離子交替排列在晶格格點上，依靠離子鍵原子晶體原子共價鍵金屬失去價電子的離子實金屬鍵分子分子和飽和原子范德瓦爾斯力晶面與晶列指數(shù)電子有效質量的意義是什么？它與能帶有什么關系？答：有效質量概括了晶體中電子的質量以及內部周期勢場對電子的作用，引入有效質量后，晶體中電子的運動可用類似于自由電子運動來描述。有效質量與電子所處的狀態(tài)有關，與能帶結構有關：、有效質量反比于能譜曲線的曲率；、有效質量是k的函數(shù)，在能帶底附近為正值，能帶頂附近為負值。、具有方向性---沿晶體不同方向的有效質量不同。只有當?shù)饶苊媸乔蛎鏁r，有效質量各向同性。導體半導體絕緣體能帶結構的差異導體：有未被填滿的價帶。絕緣體：價帶全部被電子填滿，禁帶上面的導帶是空帶，且禁帶寬度較大。半導體：價帶全部被電子填滿，禁帶上面的導帶是空帶，但禁帶寬度相對較小。施主雜質：VA族雜質在硅、鍺中電離時，能夠釋放電子而產(chǎn)生導電電子并形成正電中心施主能級Ed：被施主雜質束縛的多余的一個價電子狀態(tài)對應的能量。受主雜質：硼等雜質在硅、鍺中成鍵時，產(chǎn)生一個空穴。當其他電子來填補這個空穴時，相當于這個空穴電離，同時硼原子成為負電中心。受主能級空穴被受主雜質束縛電離對應的能量淺〔深〕雜質能級通常情況下，半導體中些施主能級距離導帶底較近〔遠〕；或受主能能級距離價帶頂較近〔遠〕。這些能級稱為淺雜質能級，相應的雜質稱為淺能級雜質。它描述了在熱平衡狀態(tài)下，在一個費米粒子系統(tǒng)〔如電子系統(tǒng)〕中屬于能量E的一個量子態(tài)被一個電子占據(jù)的概率。它描述了在熱平衡狀態(tài)下，在一個費米粒子系統(tǒng)〔如電子系統(tǒng)〕中屬于能量E的一個量子態(tài)上的電子數(shù)。費米能級Ef費米能級的物理意義：它反映能帶中能級被電子填充水平的上下。反映了半導體的摻雜水平。3)Ef是一化學勢。玻耳茲曼分布函數(shù)低摻雜半導體中，載流子統(tǒng)計分布通常遵順玻耳茲曼統(tǒng)計分布。這種電子系統(tǒng)稱為非簡并性系統(tǒng)。(非簡并條件：Ef遠離導帶低階帶頂?shù)慕麕е虚g位置)高摻雜半導體，載流子服從費米統(tǒng)計，這樣的電子系統(tǒng)稱為簡并性系統(tǒng)。載流子濃度計算：本征半導體的載流子濃度電中性條件N=PEi表示本征半導體的費米能級雜質半導體的載流子濃度半導體中的雜質會在禁帶中產(chǎn)生雜質能級處于禁帶范圍內電子占據(jù)能量為ED的雜質能級的概率是：設施主雜質濃度為ND受主雜質濃度為NA那么受主能級上的空穴濃度雜質半導體載流子濃度與溫度的關系1雜質半導體載子濃度隨溫度變化與載流子的來源發(fā)生變化有關,可分為四個區(qū):雜質弱電離區(qū)、強電離和飽和電離區(qū)、過渡溫度區(qū)、本征激發(fā)區(qū)。2禁帶寬度大,進入各溫度區(qū)相應的溫度要高.3雜質電離能越大，雜質電離的溫度范圍要增加.4摻雜濃度越高，進入本征激發(fā)的溫度越高。電阻率溫度的關系對雜質半導體，有雜質電離和本征激發(fā)兩個因素存在，又有電離雜質散射和晶格振動散射兩種散射機構的存在，因而電阻率隨溫度的變化關系更為復雜?！踩缫韵聢D所示〕AB段溫度很低，本征激發(fā)可忽略，載流子主要由雜質電離提供，它隨溫度升高而增加；散射主要由電離雜質決定，遷移率也隨溫度升高而增大，所以，電阻率隨溫度升高而下降．BC段雜質已全部電離，本征激發(fā)仍不顯著，載流子飽和，晶格振動散射為主，遷移率隨溫度升高而降低，電阻率隨溫度升高而稍有增大．C段溫度繼續(xù)升高，本征激發(fā)很快增加，本征載流子的產(chǎn)生遠超過遷移率的減小對電阻率的影響，這時，本征激發(fā)成為矛盾的主要方面，雜質半導體的電阻率經(jīng)一個極大值之后將隨溫度的升高而急劇地下降，表現(xiàn)出同本征半導體相似的特性．半導體中的載流子在電場作用下不斷加速的同時，又不斷地受到散射作用而改變其運動的方向或運動的速度，運動的總效果使其保持一定的定向運動速度，載流子的這種運動稱漂移運動，這個速度稱為平均漂移速度．μn和μp分別稱為電子遷移率和空穴遷移率。遷移率與平均自由時間成正比，與有效質量成反比。物理意義：表示在單位場強下電子或空穴所獲得的平均漂移速度大小，單位為m2/V·s或cm2/V·s．平均自由時間:連續(xù)兩次碰撞間的時間間隔.載流子的產(chǎn)生率：單位時間單位體積內產(chǎn)生的電子-空穴對數(shù)。載流子的復合率：單位時間單位體積內復合掉的電子-空穴對數(shù)。平衡載流子濃度:在熱平衡狀態(tài)半導體中,載流子的產(chǎn)生和復合的過程保持動態(tài)平衡，從而使載流子濃度保持定值。這時的載流子濃度稱為平衡載流子濃度。非平衡態(tài)：當半導體受到外界作用(如：光照等)后,載流子分布將與平衡態(tài)相偏離,此時的半導體狀態(tài)稱為非平衡態(tài)。小注入條件:當非平衡載流子的濃度△n(或△p)<<平衡態(tài)時的多子濃度n0(或p0)時，這就是小注入條件.平衡態(tài)與非平衡態(tài)間的轉換過程：熱平衡態(tài):產(chǎn)生率等于復合率,△n=0;外界作用:非平衡態(tài),產(chǎn)生率大于復合率,△n增大;穩(wěn)定后:穩(wěn)定的非平衡態(tài),產(chǎn)生率等于復合率,△n不變;撤銷外界作用:非平衡態(tài),復合率大于產(chǎn)生率,△n減小;穩(wěn)定后:初始的熱平衡態(tài)(△n=0)。費米能級：費米分布函數(shù)來描述是用來描述平衡狀態(tài)下的電子按能級的分布的。也即只有平衡狀態(tài)下才可能有“費米能級〞費米能級相同的原因：半導體處于熱平衡狀態(tài)，即從價帶激發(fā)到導帶的電子數(shù)等于從導帶躍遷回價帶的電子數(shù)，使得導帶中的電子的費米能級和和價帶中空穴的費米能級產(chǎn)生關聯(lián)，即相等。由于同一能帶內，電子的躍遷非常迅速和頻繁，因此，即使在非平衡狀態(tài)下，導帶中的電子和價帶中的電子分布仍滿足費米分布，即當處于非平衡狀態(tài)時,電子與空穴各自處于熱平衡態(tài)---準平衡態(tài)。此時電子和空穴有各自的費米能級----準費米能級。對于非簡并系統(tǒng)，非平衡狀態(tài)下的載流子濃度也可以由與平衡態(tài)相類似的表達式來表示：非平衡載流子的復合率:單位時間單位體積凈復合消失的電子-空穴對數(shù)間接復合的四個微觀過程：甲：俘獲電子。復合中心能級從導帶俘獲一個電子；乙：發(fā)射電子。復合中心能級上的電子被激發(fā)到導帶；〔甲的逆過程〕丙：俘獲空穴。電子由復合中心落入價帶與空穴復合。丁：發(fā)射空穴。價帶電子被激發(fā)到復合中心能級。〔丙的逆過程〕雜質或缺陷能收容非平衡載流子的作用稱為陷阱效應。擴散流密度：在濃度梯度方向單位時間內通過單位面積的非平衡載流子數(shù)。擴散長度的意義:非平衡少數(shù)載流子在邊擴散邊復合的過程中，其濃度減少到原值的1/e時擴散走過的距離。也表示非平衡載流子深入半導體的平均深度.愛因斯坦關系非平衡載流子的復合率:單位時間單位體積凈復合消失的電子-空穴對數(shù)間接復合的四個微觀過程：甲：俘獲電子。復合中心能級從導帶俘獲一個電子；乙：發(fā)射電子。復合中心能級上的電子被激發(fā)到導帶；〔甲的逆過程〕丙：俘獲空穴。電子由復合中心落入價帶與空穴復合。?。喊l(fā)射空穴。價帶電子被激發(fā)到復合中心能級?！脖哪孢^程〕雜質或缺陷能收容非平衡載流子的作用稱為陷阱效應。擴散流密度：在濃度梯度方向單位時間內通過單位面積的非平衡載流子數(shù)。擴散長度的意義:非平衡少數(shù)載流子在邊擴散邊復合的過程中，其濃度減少到原值的1/e時擴散走過的距離。也表示非平衡載流子深入半導體的平均深度.愛因斯坦關系晶面指數(shù)：將晶面截距倒數(shù)之比簡約為互質整數(shù)之比，所得的互質整數(shù)即為晶面指數(shù)空間點陣：構成晶體節(jié)點的集合離子晶體：正負離子交替排列在晶格格點上，依靠離子鍵結合成的晶體稱為離子晶體原子晶體：原子交替排列在晶格格點上，依靠共價鍵結合成的晶體稱為原子晶體佛侖克爾缺陷：原子脫離格點后，同時形成空格點和間隙原子，空格點數(shù)等于間隙原子數(shù)，這稱為佛侖克爾缺陷肖脫基缺陷：原子或離子離開原來所在的格點位置而形成的只有空位而不存在間隙原子的點缺陷。施主能級：被施主雜質束縛著的電子的能量狀態(tài)，稱為施主能級。受主能級：被受主雜質束縛著的電子的能量狀態(tài)，稱為施主能級。本征半導體：完全沒有雜質和缺陷的理想純潔和完整的半導體導帶：在絕對零度溫度下，半導體的價帶是滿帶，受到光電注入或熱激發(fā)后，價帶中的局部電子會越過禁帶進入能量較高的空帶，空帶中存在電子后成為導帶價帶：半導體或絕緣體中，在0K時能被電子占滿的最高能帶。有效質量：粒子在晶體中運動時具有的等效質量遷移率：載流子〔電子和空穴〕在單位電場作用下的平均漂移速度雜質散射：載流子運動到電離雜質附近時，由于庫侖勢場的作用，就使載流子運動方向發(fā)生改變。費米能級：費米能級是絕對零度時電子的最高能級準費米能級：載流子產(chǎn)生率：單位時間單位體積內產(chǎn)生的電子-空穴對數(shù)。載流子復合率：單位時間單位體積內復合掉的電子-空穴對數(shù)。非平衡載流子：處于非平衡狀態(tài)的半導體，其載流子比平衡狀態(tài)多出來的這局部載流子稱為非平衡載流子。直接復合：電子在導帶和價帶之間直接躍遷而產(chǎn)生復合間接復合：電子和空穴通過禁帶的能級進行復合陷阱能級：SiO4的能級〔導帶底以下0.16ev處〕叫陷阱能級陷阱效應：雜質或缺陷能收容非平衡載流子的作用稱為陷阱效應名詞解釋布拉菲格子離子晶體弗侖克爾缺陷施主能級間接復合硅晶體為金剛石結構，晶格常數(shù)為a，計算〔110〕面內單位面積上的原子數(shù)。一維晶體的電子能帶可以寫成其中a為晶格常數(shù)。求能帶的寬度。E(k)對k求導并取零得晶格常數(shù)為0.25nm的一維晶格，當外加102V/m,107V/m的電場時，是分別計算電子自能帶底運動到頂所需時間。P50第6題[解]設電場強度為E，∵F=h=qE〔取絕對值〕∴dt=dk∴t==dk=代入數(shù)據(jù)得：t＝＝〔s〕當E＝102V