3152003年秋季学期作业1_答案.PDF

3.15 2003 年秋季学期 作业1_答案 第 1 题： 定义 导带：在禁带之上的允许电子能态存在的能带 价带：在禁带之下的允许电子能态存在的能带 禁带：在导带底和价带顶之间的不允许电子能态存在的区域 有效质量：将量子力学行为总结为准经典的电子力与带电载流子的加速度间关系的一种材料 的特性。 本征半导体：非掺杂的高纯半导体 外延半导体：性能由掺杂控制的半导体 掺杂物：加入半导体材料中，用于增加电子或空穴浓度的杂质原子 施主：离化后可以增加半导体电子浓度的掺杂物 受主：离化后可以增加半导体空穴浓度的掺杂物 N 型材料：主要掺入施主杂质的外延半导体 P 型材料：主要掺入受主杂质的外延半导体 + + N (或P )材料：简并掺杂半导体 多数载流子：半导体中占多数的带电载流子 少数载流子：半导体中占少数的带电载流子 能态密度：允许的电子能态分布对能量的函数 费米函数：平衡态时，在允许存在的电子能态的给定能级处发现电子的概率。 费米能量：在费米函数等于1/2 时所对应的能量 非简并半导体：费米能量位于禁带内的半导体，费米能量距离导带和价带边至少3kBT 简并半导体：费米能量大于 E -3k T 或小于 E +3k T 的半导体，其载流子浓度不满足 c B v B Maxwell-Boltzmann 近似 外延温度区：外延半导体中多数载流子浓度近似等于掺杂浓度所对应的温度区 本征温度区：外延半导体中热激发电子-空穴对超过掺杂浓度所对应的高温区 冻结：外延半导体中热能不足以离化所有掺杂原子所对应的低温区 散射：载流子与障碍物碰撞而使迁移率降低的过程 1 漂移速率：带电载流子在电场作用下的运动速率 热运动：带电载流子由于热能（焓）引起的随机运动 漂移电流：电荷响应外加电场的流量强度 电流密度：单位面积的电荷流量强度 迁移率：度量材料中带电载流子响应外电场而运动的难易程度，考虑了散射效应，并将带电 载流子的平均碰撞时间与载流子的有效质量联系起来。 电阻率：外加电场与响应电流的比率（对电流的阻力） 电导率：电阻率的倒数 扩散：为了达到平衡，粒子从高浓度区向低浓度区的运动，由随机的热运动诱发 扩散电流：由于扩散引起的电流强度 扩散系数：扩散流与载流子浓度梯度倒数的比率 复合：半导体中电子-空穴对的湮灭 产生：半导体中电子-空穴对的生成 光致产生：吸收一个光子而产生电子-空穴对 直接的热复合－产生：由于温度的降低/升高而导致的能带与能带之间的复合/产生 复合－产生中心: 在禁带中间引入电子能态的晶格缺陷/杂质，电子-空穴对可通过这些电子 能态复合与产生 通过R-G 中心的复合－产生：带电载流子通过R-G 中心跨越禁带以实现复合－产生的行为 少量注入：多数载流子浓度的微小扰动，其浓度近似等于平衡态时的值 平衡：没有扰动力作用于材料，所有的观察量不随时间变化 稳态：半导体中的载流子浓度为常数，不随时间变化 少数载流子寿命：多余的少数载流子在与多数载流子复合前能够存在的平均时间 少数载流子扩散长度：少数载流子在与多数载流子复合前能够扩散的平均长度 准费米能级：在非平衡条件下与半导体中的载流子浓度相关的能级 第 2 题： a) 由于材料是本征的，因此我们利用该方程来确定费米能级： E =3/4k Tln(m */m *)+[(E +E )/2], i B p n c v m *=0.1m ; m *=m ; E =0.2eV n 0 p 0 g 因此，E =3/4×0.0259×ln(10)+[(E +E )/2]=0.0447eV ＋(E +E )/2 ；即禁带中线以上0.0447eV i c v c v 2 的位置 * 已知电子的能带密度与载流子有效质量的3/2 次幂之间存在依存关系。