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课题答案
11 什典物理法准确描述电子状态？量子力学中什方法描述？
解：典物理中粒子波区分然电子光子微观粒子具波粒二象性典物理法准确描述电子状态
量子力学中粒子具波粒二象性量动量通样常数物质波频率波矢建立联系
述等式左边描述粒子量动量右边描述粒子波动性频率波矢
12 量子力学中什描述波函数时空变化规律？
解：波函数空间时间复函数典物理描述实物理量波动粒子空间概率分布种率波果表示粒子德布洛意波振幅表示波强度t时刻r附体积元中检测粒子概率正
13 试带角度说明导体半导体绝缘体导电性差异
解：图13示带观点半导体绝缘体存着禁带绝缘体禁带宽度较(6~7eV)室温征激发载流子零绝缘体室温导电半导体禁带宽度较1~2eV室温已定数量电子价带激发导带半导体室温定导电力导体没禁带导带价带重迭起者存半满带室温导体具良导电力
14 什说征载流子浓度温度关？
解：征半导体中载流子源价带电子征激发产生载流子称征载流子征激发程中电子空穴时出现数量相等某确定半导体材料征载流子浓度
式中NCNVEg 着温度变化征载流子浓度着温度变化
15 什施杂质级？什受杂质级？异？
解：半导体中掺入施杂质导带底方距离导带底范围引入局域化量子态级该级位禁带中称施杂质级理半导体中掺入受杂质价带顶方距离价带顶范围引入局域化受杂质级
施级距离导带底施杂质电离施级电子跃迁进入导带结果导带提供传导电流准电子受级距离价带顶受杂质电离价带顶电子跃迁进入受级结果价带提供传导电流空穴
16 试较N型半导体P型半导体异
解：种材料制作型号半导体说具相点：二者具相晶格结构相征载流子浓度温度敏感点N型半导体掺杂质施杂质电子导电电子数载流子空穴少数载流子：P型半导体掺杂质受杂质空穴导电空穴数载流子电子少数载流子
17 带角度说明杂质电离程
解：杂质级距离带电离般远禁带宽度杂质级带间电子跃迁较容易完成施杂质例施级电子该施原子束缚着电子室温吸收晶格振动量光子量（量高杂质电离）挣脱施原子核束缚跃迁进入导带成准电子程称杂质电离电离杂质带正电荷电离前杂质电中性
18 什迁移率？什扩散系数？二者关系？
解：迁移率描述载流子电场作输运力物理量扩散系数描述载流子浓度梯度作输运力物理量二者通爱斯坦关系建立联系：
19 说明载流子两种输运机制较异
解：载流子输运机制分扩散运动漂移运动两种扩散运动半导体中存载流子浓度梯度时高浓度边载流子会低浓度边输运种运动称载流子扩散运动扩散运动强弱浓度梯度成正载流子分布梯度关漂移运动半导体中载流子电场力作定运动强弱电场成正载流子分布没关系
110 什费米级？什准费米级？二者差？
解：热衡条件半导体中量E级电子占率f(E)服费米狄拉克分布
式中EF费米级描述半导体电子系统中电子填充带水标志性参数称热衡系统化学势
准费米级半导体系统非衡条件（关电注入）非衡载流子存时描述导带电子导带级分布价带空穴价带级分布引入参考量反映电子空穴填充带水值注意带消非衡影响仅仅需少子寿命约非衡载流子存绝部分时间带电子处衡分布
111 什扩散长度？扩散长度非衡少数载流子寿命关系？
解：扩散长度描述载流子浓度着扩散深度增加衰减特征长度扩散长度非衡少数载流子寿命关系：
112 简述半导体材料导电机理
解：半导体导电机理金属金属中种载流子（电子）参导电半导体中时两种载流子（电子空穴）参导电征半导体中导电载流子征激发产生电子空穴时出现两种载流子电流贡献相杂质半导体中者存着数载流子少数载流子数载流子电流贡献占位少数载流子电流贡献忽略计
题1
11 计算速度电子德布洛意波长
解：
12 果单晶硅中分掺入磷硼试计算300K时电子占杂质级概率根计算结果检验常温杂质完全电离假设否正确
解：查表知磷作硅晶体中施杂质电离 硼作硅晶体中受杂质电离
级ED量子态电子占率
述结果说明施级电子全部电离
级EA 量子态空穴占率
述计算结果说明受级空穴全部电离
13 硅中施杂质浓度高少时材料非简
解：假设非简条件 非简时导带电子浓度
非简时高施杂质浓度
14某单晶硅样品中立方厘米掺硼原子试计算时该样品准电子浓度空穴浓度费米级果掺入磷原子少？
解：硼原子掺入硅晶体中引入受杂质材料P型半导体：
该样品空穴子浓度
电子少子浓度
费米级
费米级征费米级方0299eV处
15某硅单晶样品中掺硼磷镓试分析该材料N型半导体P型半导体？准电子空穴浓度少？
解：硼磷镓掺入硅中分成受施受硅晶体中引入杂质浓度次
受原子总数施原子总数该材料P型半导体时硅材料中
空穴浓度
准电子浓度
16两块单晶硅样品分掺硼磷试计算300K时两块样品电阻率说明什N型硅导电性等掺杂P型硅
解：查P22图142空穴迁移率电子迁移率
掺硼单晶硅电阻率
掺磷单晶硅电阻率
电子迁移率空穴迁移率条件变情况N型硅导电性较P型硅导电性高
17实验测出某均匀掺杂N型硅电阻率试估算施杂质浓度
解：查P301附录A查P22图142电子迁移率施杂质浓度
18假设块掺施杂质硅样品截面积长度果样品两端加5V电压通样品电流？电子电流空穴电流值少？
解：掺施杂质浓度硅样品电子浓度查P22电子迁移率该材料电导率
该样品两端加5V电压电场强度
电子电流密度
果样品两端加5V电压通样品电流
衡空穴浓度
查P22图142空穴迁移率电子电流空穴电流值
19块掺杂浓度N型硅样品果范围空穴浓度线性降低求空穴扩散电流密度
解：查P22图142时
110 光射块掺杂浓度N型硅样品假设光引起载流子产生率求少数载流子浓度电阻率画出光前带图已知
解：
少数载流子浓度
电导率
电阻率
111 写出列状态连续性方程简化形式：
（1）浓度梯度外加电场光稳态
（2）外加电场光等外引起载流子产生稳态
解： P型半导体例电子少数载流子完整连续性方程
（1） 浓度梯度外加电场光稳态情况式简化
浓度梯度含浓度梯度项均等零
外加电场含电场项零
光产生率G等零讨稳态情况载流子浓度时间变化
（2） 理外加电场光等外引起载流子产生稳态情况连续性方程简化
空穴说根空穴连续性方程作相应简化样
（1）（2）
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课题答案
11 什典物理法准确描述电子状态？量子力学中什方法描述？
解：典物理中粒子波区分然电子光子微观粒子具波粒二象性典物理法准确描述电子状态
量子力学中粒子具波粒二象性量动量通样常数物质波频率波矢建立联系
述等式左边描述粒子量动量右边描述粒子波动性频率波矢
12 量子力学中什描述波函数时空变化规律？
解：波函数空间时间复函数典物理描述实物理量波动粒子空间概率分布种率波果表示粒子德布洛意波振幅表示波强度t时刻r附体积元中检测粒子概率正
13 试带角度说明导体半导体绝缘体导电性差异
解：图13示带观点半导体绝缘体存着禁带绝缘体禁带宽度较(6~7eV)室温征激发载流子零绝缘体室温导电半导体禁带宽度较1~2eV室温已定数量电子价带激发导带半导体室温定导电力导体没禁带导带价带重迭起者存半满带室温导体具良导电力
14 什说征载流子浓度温度关？
解：征半导体中载流子源价带电子征激发产生载流子称征载流子征激发程中电子空穴时出现数量相等某确定半导体材料征载流子浓度
式中NCNVEg 着温度变化征载流子浓度着温度变化
15 什施杂质级？什受杂质级？异？
解：半导体中掺入施杂质导带底方距离导带底范围引入局域化量子态级该级位禁带中称施杂质级理半导体中掺入受杂质价带顶方距离价带顶范围引入局域化受杂质级
施级距离导带底施杂质电离施级电子跃迁进入导带结果导带提供传导电流准电子受级距离价带顶受杂质电离价带顶电子跃迁进入受级结果价带提供传导电流空穴
16 试较N型半导体P型半导体异
解：种材料制作型号半导体说具相点：二者具相晶格结构相征载流子浓度温度敏感点N型半导体掺杂质施杂质电子导电电子数载流子空穴少数载流子：P型半导体掺杂质受杂质空穴导电空穴数载流子电子少数载流子
17 带角度说明杂质电离程
解：杂质级距离带电离般远禁带宽度杂质级带间电子跃迁较容易完成施杂质例施级电子该施原子束缚着电子室温吸收晶格振动量光子量（量高杂质电离）挣脱施原子核束缚跃迁进入导带成准电子程称杂质电离电离杂质带正电荷电离前杂质电中性
18 什迁移率？什扩散系数？二者关系？
解：迁移率描述载流子电场作输运力物理量扩散系数描述载流子浓度梯度作输运力物理量二者通爱斯坦关系建立联系：
19 说明载流子两种输运机制较异
解：载流子输运机制分扩散运动漂移运动两种扩散运动半导体中存载流子浓度梯度时高浓度边载流子会低浓度边输运种运动称载流子扩散运动扩散运动强弱浓度梯度成正载流子分布梯度关漂移运动半导体中载流子电场力作定运动强弱电场成正载流子分布没关系
110 什费米级？什准费米级？二者差？
解：热衡条件半导体中量E级电子占率f(E)服费米狄拉克分布
式中EF费米级描述半导体电子系统中电子填充带水标志性参数称热衡系统化学势
准费米级半导体系统非衡条件（关电注入）非衡载流子存时描述导带电子导带级分布价带空穴价带级分布引入参考量反映电子空穴填充带水值注意带消非衡影响仅仅需少子寿命约非衡载流子存绝部分时间带电子处衡分布
111 什扩散长度？扩散长度非衡少数载流子寿命关系？
解：扩散长度描述载流子浓度着扩散深度增加衰减特征长度扩散长度非衡少数载流子寿命关系：
112 简述半导体材料导电机理
解：半导体导电机理金属金属中种载流子（电子）参导电半导体中时两种载流子（电子空穴）参导电征半导体中导电载流子征激发产生电子空穴时出现两种载流子电流贡献相杂质半导体中者存着数载流子少数载流子数载流子电流贡献占位少数载流子电流贡献忽略计
题1
11 计算速度电子德布洛意波长
解：
12 果单晶硅中分掺入磷硼试计算300K时电子占杂质级概率根计算结果检验常温杂质完全电离假设否正确
解：查表知磷作硅晶体中施杂质电离 硼作硅晶体中受杂质电离
级ED量子态电子占率
述结果说明施级电子全部电离
级EA 量子态空穴占率
述计算结果说明受级空穴全部电离
13 硅中施杂质浓度高少时材料非简
解：假设非简条件 非简时导带电子浓度
非简时高施杂质浓度
14某单晶硅样品中立方厘米掺硼原子试计算时该样品准电子浓度空穴浓度费米级果掺入磷原子少？
解：硼原子掺入硅晶体中引入受杂质材料P型半导体：
该样品空穴子浓度
电子少子浓度
费米级
费米级征费米级方0299eV处
15某硅单晶样品中掺硼磷镓试分析该材料N型半导体P型半导体？准电子空穴浓度少？
解：硼磷镓掺入硅中分成受施受硅晶体中引入杂质浓度次
受原子总数施原子总数该材料P型半导体时硅材料中
空穴浓度
准电子浓度
16两块单晶硅样品分掺硼磷试计算300K时两块样品电阻率说明什N型硅导电性等掺杂P型硅
解：查P22图142空穴迁移率电子迁移率
掺硼单晶硅电阻率
掺磷单晶硅电阻率
电子迁移率空穴迁移率条件变情况N型硅导电性较P型硅导电性高
17实验测出某均匀掺杂N型硅电阻率试估算施杂质浓度
解：查P301附录A查P22图142电子迁移率施杂质浓度
18假设块掺施杂质硅样品截面积长度果样品两端加5V电压通样品电流？电子电流空穴电流值少？
解：掺施杂质浓度硅样品电子浓度查P22电子迁移率该材料电导率
该样品两端加5V电压电场强度
电子电流密度
果样品两端加5V电压通样品电流
衡空穴浓度
查P22图142空穴迁移率电子电流空穴电流值
19块掺杂浓度N型硅样品果范围空穴浓度线性降低求空穴扩散电流密度
解：查P22图142时
110 光射块掺杂浓度N型硅样品假设光引起载流子产生率求少数载流子浓度电阻率画出光前带图已知
解：
少数载流子浓度
电导率
电阻率
111 写出列状态连续性方程简化形式：
（1）浓度梯度外加电场光稳态
（2）外加电场光等外引起载流子产生稳态
解： P型半导体例电子少数载流子完整连续性方程
（1） 浓度梯度外加电场光稳态情况式简化
浓度梯度含浓度梯度项均等零
外加电场含电场项零
光产生率G等零讨稳态情况载流子浓度时间变化
（2） 理外加电场光等外引起载流子产生稳态情况连续性方程简化
空穴说根空穴连续性方程作相应简化样
（1）（2）
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