西安电子科技大学考研专业课801半导体物理器件物理与集成电路习题解析.pdf

西安电子科技大学《８０１半导体物理、器件物理与集成电路》习题解析 第 １讲　半导体中的电子状态（一） １．证明：对于能带中的电子，Ｋ状态和－Ｋ状态的电子速度大小相等，方向相反。即：ｖ（ｋ）＝－ｖ（－ｋ），并 解释为什么无外场时，晶体总电流等于零。 ２．已知一维晶体的电子能带可写成： ２ ７ １ ｈ Ｅ（ｋ）＝ （ －ｃｏｓ２ｋａ＋ ｃｏｓ６ｋａ） π π ２ ８ ８ ｍａ ０ 式中，ａ为晶格常数。试求： （１）能带的宽度； （２）能带底部和顶部电子的有效质量。 ３．设晶格常数为ａ的一维晶格，导带极小值附近能量Ｅ（ｋ）和价带极大值附近能量Ｅ（ｋ）分别为： ｃ ｖ ２ ２ ２ ２ ２ ２ ２ ２ ｈｋ ｈ（ｋ－ｋ） ｈｋ ３ｈｋ Ｅ（ｋ）＝ ＋ １ 和Ｅ（ｋ）＝ １ － ； Ｃ ３ｍ ｍ ｖ ６ｍ ｍ ０ ０ ０ ０ ｍ为电子惯性质量，ｋ＝１／２ａ；ａ＝０３１４ｎｍ。试求： 禁带宽度； ０ １ ① ②导带底电子有效质量； ③价带顶电子有效质量； ④价带顶电子跃迁到导带底时准动量的变化。 ２ ７ ４．晶格常数为０２５ｎｍ的一维晶格，当外加１０Ｖ／ｍ，１０Ｖ／ｍ的电场时，试分别计算电子自能带底运动 到能带顶所需的时间。 — １— 考试点（ｗｗｗｋａｏｓｈｉｄｉａｎｃｏｍ）名师精品课程　电话：４００６８８５３６５ 第２讲　半导体中的电子状态（二） １．什么叫本征激发？温度越高，本征激发的载流子越多，为什么？试定性说明之。 ２．试定性说明Ｇｅ、Ｓｉ的禁带宽度具有负温度系数的原因。 ３．试指出空穴的主要特征。 ４．简述Ｇｅ、Ｓｉ和ＧａＡＳ的能带结构的主要特征。 ５．某一维晶体的电子能带为Ｅ（Ｋ）＝Ｅ［１－０１ｃｏｓ（ｋａ）－０３ｓｉｎ（ｋａ）］ ０ －１１ 其中Ｅ＝３ｅＶ，晶格常数ａ＝５ｘ１０ ｍ。求： ０ （１）能带宽度； （２）能带底和能带顶的有效质量。 — ２— 西安电子科技大学《８０１半导体物理、器件物理与集成电路》习题解析 第３讲　半导体中的杂质和缺陷能级 例题： 例１　半导体硅单晶的介电常数 ＝１１８，电子和空穴的有效质量各为ｍ ＝０９７ｍ，ｍ ＝０１９ｍ和 ε ｒ ｎｌ ０ ｎｌ ０ ｍ ＝０１６ｍ，ｍ ＝０５３ｍ，利用类氢模型估计： ｐｌ ０ ｐｔ ０ （１）施主和受主电离能； （２）基态电子轨道半径ｒ。 １ 思考题： １．什么叫浅能级杂质？它们电离后有何特点？ ２．什么叫施主？什么叫施主电离？施主电离前后有何特征？试举例说明之，并用能带图表征出ｎ型 半导体。 ３．什么叫受主？什么叫受主电离？受主电离前后有何特征？试举例说明之，并用能带图表征出ｐ型 半导体。 ４．掺杂半导体与本征半导体之间有何差异？试举例说明掺杂对半导体的导电性能的影响。 ５．两性杂质和其它杂质有何异同？ ６