半导体物理 - 复习题

6-4、答：金属与半导体接触时，半导体中的电荷在金属表面感应出带电符号相反的电荷，同时半导体中的电荷要受到金属中的感应电荷的库仑吸引力，这个吸引力就称为镜像力。

能量低于势垒顶的电子有一定几率穿过势垒，这种效应就是隧道效应。隧道穿透的几率与电子的能量和势垒厚度有关。

在加上反向电压时，上述两种效应将使得金属一边的势垒降低，而且反向电压越大势垒降得越低，从而导致反向电流不饱和。

6-5、解：金属与半导体接触前、后能带图如图所示

? n0?Nc?e?Enk0T?Nc?? En?k0T?ln??n???0??2.8?1019 ?0.026?ln??7?1016? ?0.1558(eV)????则

Vs?Ws?Wmq???En??Wm ?q ??4.05?0.1558??4.3 ??0.0942(V)

答：半导体的表面势为 –0.0942 V。

6-6、解：

（1） 金属与n半导体接触形成阻挡层的条件是Wm>Ws,其接触后的能带图如

图所示：

金属与n半导体接触形成反阻挡层的条件是Wm

（2） 金属与p半导体接触形成阻挡层的条件是Wm

图 所示：

金属与p半导体接触形成反阻挡层的条件是Wm>Ws,其接触后的能带图如图所示：

6-8、答：当金属与n型半导体形成整流接触时，加上正向电压，空穴从金属流向半导体的现象就是少数载流子注入效应。它本质上是半导体价带顶附近的电子流向金属中金属费米能级以下的空能级，从而在价带顶附近产生空穴。小注入时，注入比（少数载流子电流与总电流直之比）很小；在大电流条件下，注入比随电流密度增加而增大。

6-9、解：

xD??2?r?0?V?VD?qND2?11.98.854?10?12?4?0.64?1.6?10?192.5?1016

???????4.2?10?3?m? -3

答：势垒的宽度约为4.2×10m。

6-10、解：当金属和半导体接触接触时，如果对半导体的掺杂很高，将会使得势垒区的宽度变得很薄，势垒区近似为透明，当隧道电流占主要地位时，其接触电阻很小，金属与半导体接触近似为欧姆接触。加上正、反向电压时的能带图如下图所示：

第五篇 习题 非平衡载流子

刘诺 编

5-1、何谓非平衡载流子？非平衡状态与平衡状态的差异何在？

5-2、漂移运动和扩散运动有什么不同？

5-3、漂移运动与扩散运动之间有什么联系？非简并半导体的迁移率与扩散系数之间有什么联系？

5-4、平均自由程与扩散长度有何不同？平均自由时间与非平衡载流子的寿命又有何不同？

5-5、证明非平衡载流子的寿命满足?p?t???p0e，并说明式中各项的物理意义。

5-6、导出非简并载流子满足的爱因斯坦关系。

5-7、间接复合效应与陷阱效应有何异同？

5-8、光均匀照射在6??cm的n型Si样品上，电子-空穴对的产生率为4×1021cm-3s-1，样品寿命为8μs。试计算光照前后样品的电导率。

ndEFj?n?ndx。 5-9、证明非简并的非均匀半导体中的电子电流形式为

5-10、假设Si中空穴浓度是线性分布，在4μm内的浓度差为2×1016cm-3，试计算空穴的扩散电流密度。

5-11、试证明在小信号条件下，本征半导体的非平衡载流子的寿命最长。

??t第五篇 题解-非平衡载流子

刘诺 编

5-1、解：半导体处于非平衡态时，附加的产生率使载流子浓度超过热平衡载流子浓度，额外产生的这部分载流子就是非平衡载流子。通常所指的非平衡载流子是指非平衡少子。

热平衡状态下半导体的载流子浓度是一定的，产生与复合处于动态平衡状态

，跃迁引起的产生、复合不会产生宏观效应。在非平衡状态下，额外的产生、复合效应会在宏观现象中体现出来。

5-2、解：漂移运动是载流子在外电场的作用下发生的定向运动，而扩散运动是由于浓度分布不均匀导致载流子从浓度高的地方向浓度底的方向的定向运动。前者的推动力是外电场，后者的推动力则是载流子的分布引起的。

5-3、解：漂移运动与扩散运动之间通过迁移率与扩散系数相联系。而非简并半导体的迁移率与扩散系数则通过爱因斯坦关系相联系，二者的比值与温度成反比关系。即

?q?Dk0T

5-4、答：平均自由程是在连续两次散射之间载流子自由运动的平均路程。而扩