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1、思考题与自测题第二章 思考题与自测题 1、 原子中的电子和晶体中电子受势场作用情况以及运动情况有何不同？原子中内层电子和外层电子参与共有化运动有何不同？ 答：能带理论就是认为晶体中的电子是在整个晶体内运动的共有化电子，并且共有化电子是在晶体周期性的势场中运动； 2、 晶体体积的大小对能级和能带有什么影响？ 3、 描述半导体中电子运动为什么要引入“有效质量”的概念？用电子的惯性质量m0描述能带中电子运动有何局限性？ 4、 一般来说，对应于高能级的能带较宽，而禁带较窄，是否如此？为什么？ 5、 有效质量对能带的宽度有什么影响？有人说：“有效质量愈大，能量密度也愈大，因而能带愈窄。”是否如此？为什么
2、？ 6、 简述有效质量与能带结构的关系？ 7、 对于自由电子，加速反向与外力作用反向一致，这个结论是否适用于布洛赫电子？ 8、 从能带底到能带顶，晶体中电子的有效质量将如何变化？外场对电子的作用效果有什么不同？ 9、 试述在周期性势场中运动的电子具有哪些一般属性？ 10、 以硅的本征激发为例，说明半导体能带图的物理意义及其与硅晶格结构的联系？为什么电子从其价键上挣脱出来所需的最小能量就是半导体的禁带宽度？ 11、 为什么半导体满带中的少量空状态可以用具有正电荷和一定质量的空穴来描述？ 12、 有两块硅单晶，其中一块的重量是另一块重量的二倍。这两块晶体价带中的能级数是否相等？彼此有何联系？ 13
3、、 说明布里渊区和k空间等能面这两个物理概念的不同。 为什么极值附近的等能面是球面的半导体，当改变存储反向时只能观察到一个共振吸收峰？ 14、说明杂质能级以及电离能的物理意义。为什么受主、施主能级分别位于价带之上或导带之下，而且电离能的数值较小？ 15、纯锗、硅中掺入族或族元素后，为什么使半导体电性能有很大的改变？杂质半导体应用很广，但为什么我们很强调对半导体材料的提纯？ 16、说明掺杂对半导体导电性能的影响。 第三章 思考题与自测题 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。 2、 什么叫统计分布函数？费米分布和玻耳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
4、到后者？为什么半导体中载流子分布可以用玻耳兹曼分布描述？ 3、 说明费米能级的物理意义。根据费米能级位置如何计算半导体中电子和空穴浓度？如何理解费米能级是掺杂类型和掺杂程度的标志？ 4、 证明，在T0时，f(E)对费米能级取什么样的对称形式？ 5、 在半导体计算中，经常应用E-EFkT这个条件把电子从费米能级统计过渡到玻耳兹曼统计，试说明这种过渡的物理意义。 6、 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？ 7、 若n型硅中掺入受主杂质，费米能级升高还是降低？若温度升高当本征激发起作用时，费米能级在什么位置？为什么？ 8、 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
5、度？ 9、 为什么硅半导体器件比锗器件的工作温度高？ 10、 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半导体的费米能级与本征半导体的费米能级比较。 11、 如果向半导体中重掺施主杂质，就你所知会出现一些什么效应？ 第四章 思考题与自测题 1、 试从经典物理和量子理论分别说明散射的物理意义。 2、 比较并区别下述物理概念：电导迁移率、霍耳迁移率和漂移迁移率。 3、 什么是声子？它对半导体材料的电导起什么作用？ 4、 强电场作用下，迁移率的数值与场强E有关，这时欧姆定律是否仍然正确？为什么？ 5、 半导体的电阻系数是正的还是负的？为什么？ 6、 有一
6、块本征半导体样品，试描述用以增加其电导率的两个物理过程。 7、 如果有相同的电阻率的掺杂锗和硅半导体，问哪一个材料的少子浓度高？为什么？ 8、 光学波散射和声学波散射的物理机构有何区别？各在什么样晶体中起主要作用？ 9、 说明本征锗和硅中载流子迁移率温度增加如何变化？ 10、 电导有效质量和状态密度有何区别？它们与电子的纵有效质量和横有效质量的关系如何？ 11、 对于仅含一种杂质的锗样品，如果要确定载流子符号、浓度、迁移率和有效质量，应进行哪些测量？ 12、 解释多能谷散射如何影响材料的导电性。 13、 为什么要引入热载流子概念？热载流子和普通载流子有何区别？ 第五章 思考题与自测题 1、 区
7、别半导体平衡状态和非平衡状态有何不同？什么叫非平衡载流子？什么叫非平衡载流子的稳定分布？ 2、 掺杂、改变温度和光照激发均能改变半导体的电导率，它们之间有何区别？试从物理模型上予以说明。 3、 在平衡情况下，载流子有没有复合这种运动形式？为什么着重讨论非平衡载流子的复合运动？ 4、 为什么不能用费米能级作为非平衡载流子浓度的标准而要引入准费米能级？费米能级和准费米能级有何区别？ 5、 在稳定不变的光照下，半导体中电子和空穴浓度也是保持恒定不变的，但为什么说半导体处于非平衡状态？ 6、 说明直接复合、间接复合的物理意义。 7、 区别：复合效应和陷阱效应，复合中心和陷阱中心，俘获和复合，俘获截面和
8、俘获几率。 第六章 思考题与自测题 1、 平衡pn结有什么特点，画出势垒区中载流子漂移运动和扩散运动的方向。 2、 定性地画出正向偏置时pn结能带图；在图上标出准费米能级地位置，并与平衡时pn结能带图进行比较。 3、 平衡pn结既然存在有电势差，为什么pn结又不能作为固体电池呢？ 4、 pn结处的空间电荷层宽度的数量级是多少？这种空间电荷层是由什么组成的？ 5、 写出pn结整流方程，并说明方程中每一项的物理意义？对于较大的正向偏置和反向偏置，这个方程分别说明什么样的物理过程？ 反向电流由哪几部分构成的？在一般情况下什么是主要的？为什么反向电流和温度关系很大？ 6、 解释硅pn结的反向电流随反向
9、电压增加而增大的原因。 7、 在测试pn结反向电流时，有光照和无光照是不一样的，试问哪种情况下数值大？为什么？ 8、 考虑一个两侧掺杂浓度相等的突变pn结，画出其电荷、电场强度、电势在反偏条件下与到pn结距离x的函数关系。 9、 分别画出正向、反向偏置pn结n侧少数载流子的浓度与到pn结距离之间的函数关系曲线，指出过剩载流子浓度何处为正，何处为负？ 10、 说明pn结势垒电容和扩散电容的物理意义，分别讨论它们与电流或电压的关系。反偏pn结有无扩散电容？为什么？ 11、 为什么pn结的接触电位差不能通过万用表跨接在二极管两端的方法进行测量？ 12、 当pn结n型区的电导率远远大于p型区的电导率时，pn结电流主要是空穴流还是电子流？ 13、 说明处于开路条件下的突变pn结其接触电位差与哪些物理量有关？为什么一个开路的pn结必然形成接触电位差？ 14、 说明pn结理想模型的基本假设。 在推导pn结电流电压关系时，这些基本假设体现在哪些地方？ 对于非理想情况应做如何修正? 15、pn结的接触电势差有无可能超过禁带宽度？为什么？ 16、比较不同电阻率的锗pn结及其反向电流的大小。比较电阻率近似相等的锗和硅pn结，其反向电流的大小。
