半导体物理第3章.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第三章 半导体中载流子的统计分布思考题,1、半导体处于怎样的状态才能叫处于热平衡状态？其物理意义如何？,一单晶硅棒，在分别受太阳光照和处于暗态时，何时是处于热平衡状态？,一单晶硅棒，在两头温度分别为40摄氏度和80摄氏度时，该材料可以处于热平衡态吗？,1,第三章 半导体中载流子的统计分布思考题,2、什么叫统计分布函数？费米分布和玻尔兹曼分布的函数形式有何区别？在怎样的条件下前者可以过渡为后者？为什么半导体中载流子分布可以用波尔兹曼分布描述？,3、说明费米能级E,F,的物理意义。根据E,F,位置如何计算半导体中电子和空穴浓度？如何理解费米能级E,F,是掺杂类型和掺杂程度的标志？,2,第三章 半导体中载流子的统计分布思考题,4、在半导体计算中，经常应用E-E,F,k,0,T这个条件把电子从费米统计过渡到玻尔兹曼统计，试说明这种过渡的物理意义？,5、写出半导体的电中性方程，此方程在半导体中有何重要意义？,6、若nSi中掺入受主杂质，E,F,升高还是降低？若温度升高到本征激发起作用时，E,F,在什么位置？为什么？,3,第三章 半导体中载流子的统计分布思考题,7、如何理解分布函数与状态密度的乘积再对能量积分即可求得电子浓度？,8、为什么硅半导体器件比锗半导体器件的工作温度高？,9、说明载流子浓度乘积：n,0,p,0,=n,i,2,的物理意义。为什么杂质含量愈高，多子浓度愈大，而少子浓度愈小？当半导体中掺入的杂质类型和杂质含量改变时，乘积n,0,p,0,是否改变？当温度改变时，情况又如何？受光照或电场作用的半导体，情况又如何？,4,第三章 半导体中载流子的统计分布思考题,10、对只含施主杂质的n型半导体，在室温时能否认为载流子浓度为n,0,=N,D,+n,i,，p,0,=n,i,？为什么？,11、欲使施主能级和受主能级恰好电离1/3，各需满足什么条件？,12、有n型半导体，如果（1）不掺入受主；（2）掺入少量受主（N,A,N,D,），那么当温度趋于0K时，两种情况下的费米能级的极限位置是否重合？,5,第三章 半导体中载流子的统计分布思考题,13、当温度一定时，杂质半导体的费米能级主要由什么因素决定？试把强N、弱N型半导体与强P、弱P型半导体的费米能级与本征半导体的费米能级比较。,6,第三章 半导体中载流子的统计分布思考题,9,第三章 半导体中载流子的统计分布思考题,16、某含有一些施主的p型半导体在极低温度下（即T0时）电子在各种能级上的分布情况如何？定性说明随温度升高分布将如何改变？,17、什么叫载流子的简并化？试说明其产生的原因。有一重掺杂半导体，当温度升高到某一值时，导带中电子开始进入简并。当温度继续升高时简并能否解除？,10,第三章 半导体中载流子的统计分布思考题,18、有四块含有不同施主浓度的Ge样品。在室温下分别为：,（1）高电导n-Ge；（2）低电导n-G；（3）高电导p-Ge；（4）低电导p-Ge；比较四块样品E,F,的位置的相对高低。分别说明它们达到全部杂质电离或本征导电时的温度的高低？,杂质浓度愈高，全部电离时的温度将愈高；相应达到本征激发为主的温度也愈高,。,11,第三章 半导体中载流子的统计分布思考题,19、室温下某n型Si单晶掺入的施主浓度N,D,大于另一块n型Ge掺入的施主浓度N,D1,。问那一块材料的平衡少子浓度较大？为什么？,20、半导体中掺入大量的施主杂质，可能会出现什么效应？,12,第三章 半导体中载流子的统计分布思考题,21、比较并区别如下概念：,（1）k空间状态密度、能量状态密度与有效状态密度,（2）简并半导体和非简并半导体,22、就本征激发而言，导带中平衡的电子浓度一定正比于exp(-E,g,/2k,0,T)吗？为什么？,13,第三章 半导体中载流子的统计分布思考题,23、定性讨论如下掺杂硅单晶费米能级位置相对于纯单晶硅材料的改变，及随温度变化时如何改变：,（1）含有10,16,cm,-3,的硼；,（2）含有10,16,cm,-3,的硼和910,15,cm,-3,的P；,（3）含有10,15,cm,-3,的硼和910,15,cm,-3,的P；,24、说明两种测定施主和受主杂质浓度的实验方法的原理？,14,第三章 半导体中载流子的统计分布思考题,25、已知温度为500K时，硅n,i,=410,14,cm,-3,，如电子浓度为210,16,cm,-3,，空穴浓度为210,14,cm,-3,，该半导体是否处于热平衡状态？,15,第三章 半导体中载流子的统计分布思考题,26、定性说明下图对应的半导体极性和掺杂状况,16,第三章 半导体中载流子的统计分布思考题,27、T0K，n型半导体导带中电子浓度为“n,无,”，若在该半导体中掺入少量受主杂质，其浓度为NA时导带中电子浓度为“n,有,”，证明：,n,有,/n,无,=(n,有,/N,A,),1/2,17,第三章 半导体中载流子的统计分布思考题,28、下图为某杂质半导体导带电子浓度随温度的变化曲线，定性解释该曲线反映的物理机制？,18,