施敏 半导体器件物理英文版 第一章习题

施敏 半导体器件物理英文版 第一章习题

1. （a ）求用完全相同的硬球填满金刚石晶格常规单位元胞的最大体积分数。

（b ）求硅中（111）平面内在300K 温度下的每平方厘米的原子数。

2. 计算四面体的键角，即，四个键的任意一对键对之间的夹角。（提示：绘出四

个等长度的向量作为键。四个向量和必须等于多少？沿这些向量之一的方向

取这些向量的合成。）

3. 对于面心立方，常规的晶胞体积是a 3，求具有三个基矢：（0,0,0→a/2,0,a/2），

(0,0,0→a/2,a/2,0),和(0,0,0→0,a/2,a/2)的fcc 元胞的体积。

4. （a ）推导金刚石晶格的键长d 以晶格常数a 的表达式。

（b ）在硅晶体中，如果与某平面沿三个笛卡尔坐标的截距是10.86A ，16.29A ，

和21.72A ，求该平面的密勒指数。

5. 指出（a ）倒晶格的每一个矢量与正晶格的一组平面正交，以及

（b ）倒晶格的单位晶胞的体积反比于正晶格单位晶胞的体积。

6. 指出具有晶格常数a 的体心立方（bcc ）的倒晶格是具有立方晶格边为4π/a

的面心立方（fcc ）晶格。[提示：用bcc 矢量组的对称性：

)(2x z y a a -+=，)(2y x z a b -+=，)(2

z y x a c -+= 这里a 是常规元胞的晶格常数，而x ，y ，z 是fcc 笛卡尔坐标的单位矢量：

)(2z y a a +=，)(2x z a b +=，)(2

y x a c +=。] 7. 靠近导带最小值处的能量可表达为

.2*2*2*22

???? ??++=z z y y x

x m k m k m k E 在Si 中沿[100]有6个雪茄形状的极小值。如果能量椭球轴的比例为5:1是常数，求纵向有效质量m*l 与横向有效质量m*t 的比值。

8. 在半导体的导带中，有一个较低的能谷在布里渊区的中心，和6个较高的能

谷在沿[100] 布里渊区的边界，如果对于较低能谷的有效质量是0.1m0而对

于较高能谷的有效质量是1.0m0，求较高能谷对较低能谷态密度的比值。

9. 推导由式（14）给出的导带中的态密度表达式。（提示：驻波波长λ与半导体

的长度L 相关，按L/λ=nx ，这里nx 是某整数。按德布罗依假设波长可表达

为λ = h/px ，考虑三维边长L 的立方体]

10. 计算n-型非简并半导带内电子的平均动能。态密度由式（14）给出。

11. 说明

.e x p 211-+??

??????? ??+=kT E E N N D F D D [提示：占据概率是 1exp 1)(-????????? ??-+=kT E E g

h E F F 这里h 是物理上占据能级E 的电子数，而g 是能被能级接受的电子数，也称之为施主杂质能级的基态简并（g=2）。]

12. 如果某硅样品掺杂有1016/cm 3的磷,求77K 温度时的离化施主密度。假设磷施主杂质的电离能和电子的有效质量与温度无关。（提示：首先选择用以计算费

米能级的+D N 值，然后求出相应的+D N ，如果不一致，则选择另一个+D N 值，

重复该过程直到获得一致的+D N 值。）

13. 用图解法确定杂质浓度为1015/cm 3掺硼硅样品在300K 温度时的费米能级（注意ni=9.65×109cm -3）。

14. 费米-狄拉克分布函数是]

/)exp[(11)(kT E E E F F -+=。F(E)对于能量的微分是F ’(E)。求F ’(E)的宽度，也即是??

????-)'21()'(2max max F at E atF E 这里max 'F 是)('E F 的最大值。

15. 求硅样品在300K 时费米能级相对于导带底的位置（Ec-Ef ），其掺杂有2×1010cm -3完全离化的施主。

16. 硅中的金在带隙中有两个能级：EC-EF=0.54 eV ，ED-EV=0.29 eV ，假设第三个能级ED-EV=0.35 eV 是不活跃的。（a ）在高浓度掺杂硼原子的硅中金能级

电荷状态将会是怎样的？（b ）金对电子和空穴浓度的效应是什么？

17. 由图13，估计和确定何种杂质原子被用来掺杂硅样品？

18. 对于n-型掺杂有2.86×1016cm -3的磷原子的硅样品，求在300K （EC-ED=0.045

eV ）中性施主原子对离化施主的比例。

19. （a ）假设硅中迁移率比μn/μp ≡b 是与杂质浓度无关的常数，借助于300K 时的本征电阻率ρi 求最大电阻率ρm 。如果b=3且本征硅的空穴迁移率是

450cm 2/V-s ，计算ρi 和ρm 。

（b ）求GaAs 在300K 时具有5×1015锌原子/cm 3,1017硫原子/cm 3,和1017碳原子/cm 3时的电子和空穴的浓度、迁移率和电阻率。

20. 伽马函数定义为10

()exp().n n x x dx ∞

-Γ=-?

（a ）求Г(1/2)，以及（b ）证明Г(n)=(n-1)Г(n-1).

21. 考虑T=300K 的补偿型n-型硅，具有电导率σ=16 S/cm ，且受主掺杂浓度为1017cm -3。确定其施主浓度和电子的迁移率。（补偿半导体是在相同的区域内

既含有施主又含有受主杂质原子的）。

22. 求在300K 掺杂有1.0×1014cm -3的磷原子、8.5×1012cm -3的砷原子和1.2×

1013cm -3的硼原子硅样品的电阻率。假设杂质完全离化且迁移率是 μn=1500 cm 2/V-s,μp=500cm 2,与杂质浓度无关。

23. 电阻率为1.0 Ω-cm 的半导体且霍尔系数是-1250 cm 2/库伦。假设现在仅有一种载流子且平均自由时间正比于载流子能量也即τ∝E ，求载流子密度和迁

移率。

24. 推导如式（92）给出的非直接复合的复合率。

（提示：参考图25b ，电子由复合中心的俘获率正比于Re ∝nNt （1-F ），其中n 是导带中电子的密度，Nt 是复合中心的密度，F 是费米分布，且Nt/(1-F)是没有占据对电子俘获有效的复合中心的密度。）

25.由式92给出的复合速率，在低注入条件下，U 可以表示为（pn-pn0）/τr,这里τr 是复合寿命，如果σn=σp=σ0，nn0=1015cm -3，且τr0≡(νth σ0N t )-1，求复合寿命τr 为2τr0时的（Et-Ei ）值。

26. 对于电子与空穴具有相同俘获截面的单能级复合，求在载流子完全耗尽的条件下，每单位体积每个产生率下的俘获中心数。假设俘获中心的位置在带隙

的中间，σ=2ⅹ10-16cm 2，及νth =107 cm/s.

27. 在半导体某个区域，载流子完全耗尽（即,n<

σp=σ）；并求出对于σ=2×10-16cm2，νth=107cm/s，且Et=Ei（T=300K）的平均时间。

28. 对于单一能级的复合过程，求发生在Si半导体某区域中各个复合过程的平

均时间。Si样品参数：n=p=1013cm-3，σn=σp=2×10-16cm2，νth=107cm/s，Nt=1016cm-3，以及（Et-Ei）=5kT。

29. （a）推导式（123）。

（提示：假设原子为直线链且原子间的相互作用仅由最邻近的原子产生。偶数原子质量为m1且奇数原子的质量为m2）；

（b）对于Si晶体有m1=m2以及√（αf/m1）=7.63×1012Hz,求在布里渊区边界处的光学波声子的能量。力学常数是αf。

30.假设Ga0.5In0.5As在500℃与InP衬底晶格匹配。当样品冷却到27℃时，求

它们层间的晶格失配程度。

31. 求异质结Al0.4Ga0.6As/GaAs导带的中断对Al0.4Ga0.6As带隙之比。

32.在Haynes-Shockley的实验中，少数载流子浓度在t1=25us和t2=100us时最

大幅度相差10倍因子。求少数载流子的寿命。

33.根据在Haynes-Shockley实验中的描述载流子漂移和扩散的表达式，求载流

子在t=1s时的脉冲半宽度。假设扩散系数是10cm2/s。

34.过剩载流子被注入在具有长度W=0.05mm的n-型硅薄片的表面（x=0）且在反

向表面Pn(W)=pn0提取空穴.如果载流子的寿命是50us，求由扩散到达反面的注入电流份额。

35.某n-型GaAs样品ND=5×1015cm-3被照明，均匀吸收的光产生1017电子-空穴对

/cm3-s。寿命τp是10-7s，Lp=1.93×10-3cm，表面复合速率Sp是105cm/s.求在表面单位时间单位面积复合的空穴数。

36.某n-型半导体具有过剩空穴10cm，在体材料中少子寿命是10-6s，在表面的

少子寿命的10-7s，假设所加的电场为零，且令Dp=10cm2/s。确定稳态过剩载流子浓度作为以半导体表面（x=0）距离的函数。

(本章习题完)

21.

大学物理英语词汇

Chapter 1 Introduction （引言） § 1.1 Space and Time （空间与时间） uni verse 宇宙object 物体measurement 测量kin ematics 运动学motion of objects 物体的运动mass poi nt/particle 质点center of mass 质心space and time 时空rotation 旋转subject研究的对象phenomena 现象in tergalactic 星系间的submicroscopic 亚微观的dimension 尺度uniform 均匀的isotropic 各向同性的con ti nu ous 连续的direction 方向graininess 颗粒性location 位置frame of reference 参考系specify 确定、规定simultaneously 同时地inconsistent with 与…不一致define/definition 定义platinum-iridium 铂铱合金atomic standard 原子标准transition 跃迁meridian 子午线general conference on weights and measures 国际计量大会 vacuum 真空 former sta ndard of len gth 米原器

atomic energy level 原子能级isotope cesium 铯同位素krypt on 氪 an gstrom 埃 § 1.2 Coordin ate Systems and Frames of Refere nee （坐标系与参考系） frame of refere nee 参考系coord in ate system坐标系recta ngular Cartesia n coordi nates 直角笛卡儿坐标系 axis / axes （pl.）（坐标）轴 origin坐标原点 at rest静止 dime nsion 维 mutually perpe ndicular 互相垂直in tersectio n 交点 § 1.3 Idealized Models （理想模型） idealized model 理想模型simplified version 简化方式neglect 忽略particle 质点 air resista nee 空气阻力 vacuum真空 in terms of 利用 rigid body 刚体 in sulator绝缘体 § 1.4 Vectors （矢量） vector矢量scalar标量magn itude 大小velocity 速度accelerati on 加速度mome ntum 动量proporti onal to 正比于parallel 平行positi on vector 位置矢量 § 1.5 Properties of Vectors （矢量的特点） resulta nt/net vector additio nsubtractio nequivale nttra nslatehead-to-tail methodparallelogram method diag onal commutative lawscalar productdot productdistributive lawmultiplicationcross product vector product arearight-hand ruleparallelmultiplyfunctionsome variable

半导体器件物理 试题库

半导体器件试题库 常用单位： 在室温（T = 300K ）时，硅本征载流子的浓度为 n i = 1.5×1010/cm 3 电荷的电量q= 1.6×10-19C μn =1350 2cm /V s ? μp =500 2 cm /V s ? ε0=8.854×10-12 F/m 一、半导体物理基础部分 （一）名词解释题 杂质补偿：半导体内同时含有施主杂质和受主杂质时，施主和受主在导电性能上有互相抵消 的作用，通常称为杂质的补偿作用。 非平衡载流子：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。 迁移率：载流子在单位外电场作用下运动能力的强弱标志，即单位电场下的漂移速度。 晶向： 晶面： （二）填空题 1．根据半导体材料内部原子排列的有序程度，可将固体材料分为 、多晶和 三种。 2．根据杂质原子在半导体晶格中所处位置，可分为 杂质和 杂质两种。 3．点缺陷主要分为 、 和反肖特基缺陷。 4．线缺陷，也称位错，包括 、 两种。 5．根据能带理论，当半导体获得电子时，能带向 弯曲，获得空穴时，能带 向 弯曲。 6．能向半导体基体提供电子的杂质称为 杂质；能向半导体基体提供空穴的杂 质称为 杂质。 7．对于N 型半导体，根据导带低E C 和E F 的相对位置，半导体可分为 、弱简 并和 三种。 8．载流子产生定向运动形成电流的两大动力是 、 。

9．在Si-SiO 2系统中，存在 、固定电荷、 和辐射电离缺陷4种基 本形式的电荷或能态。 10．对于N 型半导体，当掺杂浓度提高时，费米能级分别向 移动；对于P 型半 导体，当温度升高时，费米能级向 移动。 （三）简答题 1．什么是有效质量，引入有效质量的意义何在？有效质量与惯性质量的区别是什么？ 2．说明元素半导体Si 、Ge 中主要掺杂杂质及其作用？ 3．说明费米分布函数和玻耳兹曼分布函数的实用范围？ 4．什么是杂质的补偿，补偿的意义是什么？ （四）问答题 1．说明为什么不同的半导体材料制成的半导体器件或集成电路其最高工作温度各不相同？ 要获得在较高温度下能够正常工作的半导体器件的主要途径是什么？ （五）计算题 1．金刚石结构晶胞的晶格常数为a ，计算晶面（100）、（110）的面间距和原子面密度。 2．掺有单一施主杂质的N 型半导体Si ，已知室温下其施主能级D E 与费米能级F E 之差为 1.5B k T ，而测出该样品的电子浓度为 2.0×1016cm -3，由此计算： （a ）该样品的离化杂质浓度是多少？ （b ）该样品的少子浓度是多少？ （c ）未离化杂质浓度是多少？ （d ）施主杂质浓度是多少？ 3．室温下的Si ，实验测得430 4.510 cm n -=?，153510 cm D N -=?， （a ）该半导体是N 型还是P 型的？ （b ）分别求出其多子浓度和少子浓度。 （c ）样品的电导率是多少？ （d ）计算该样品以本征费米能级i E 为参考的费米能级位置。 4．室温下硅的有效态密度1932.810 cm c N -=?，1931.110 cm v N -=?，0.026 eV B k T =，禁带 宽度 1.12 eV g E =，如果忽略禁带宽度随温度的变化

【合肥工业大学】【半导体器件物理】试卷含答案剖析

《半导体器件物理》试卷（二）标准答案及评分细则 一、填空（共24分，每空2分） 1、PN结电击穿的产生机构两种； 答案：雪崩击穿、隧道击穿或齐纳击穿。 2、双极型晶体管中重掺杂发射区目的； 答案：发射区重掺杂会导致禁带变窄及俄歇复合，这将影响电流传输，目的为提高发射效率，以获取高的电流增益。 3、晶体管特征频率定义； β时答案：随着工作频率f的上升，晶体管共射极电流放大系数β下降为1 =所对应的频率 f，称作特征频率。 T 4、P沟道耗尽型MOSFET阈值电压符号； 答案：0 V。 > T 5、MOS管饱和区漏极电流不饱和原因； 答案：沟道长度调制效应和漏沟静电反馈效应。 6、BV CEO含义； 答案：基极开路时发射极与集电极之间的击穿电压。 7、MOSFET短沟道效应种类； 答案：短窄沟道效应、迁移率调制效应、漏场感应势垒下降效应。 8、扩散电容与过渡区电容区别。 答案：扩散电容产生于过渡区外的一个扩散长度范围内，其机理为少子的充放电，而过渡区电容产生于空间电荷区，其机理为多子的注入和耗尽。 二、简述（共20分，每小题5分） 1、内建电场； 答案：P型材料和N型材料接触后形成PN结，由于存在浓度差，N区的电子会扩散到P区，P区的空穴会扩散到N区，而在N区的施主正离子中心固定不动，出现净的正电荷，同样P区的受主负离子中心也固定不动，出现净的负电荷，于是就会产生空间电荷区。在空间电荷区内，电子和空穴又会发生漂移运动，它的方向正好与各自扩散运动的方向相反，在无外界干扰的情况下，最后将达到动态平衡，至此形成内建电场，方向由N区指向P区。 2、发射极电流集边效应； 答案：在大电流下，基极的串联电阻上产生一个大的压降，使得发射极由边缘到中心的电场减小，从而电流密度从中心到边缘逐步增大，出现了发射极电流在靠近基区的边缘逐渐增大，此现象称为发射极电流集边效应，或基区

大学物理英文版的中文词汇对照表

Conductors & dielectrics in electrostatic field
Dielectric 电介质 Electrostatic equilibrium 静电平衡 Polarization 极化 Relative permittivity of dielectric 电介质的相对电容率 Electric susceptibility 电极化率 Electric displacement 电位移矢量 Metal 金属 Capacitor 电容器 Capacitance 电容 Farad 法拉 Breakdown field strength （dielectric strength） 击穿电场强度 (电介质绝缘强度) Parallel combination 并联 Series combination 串联 Energy of electrostatic field 静电场的能量
Electrostatic induction 静电感应 Electrostatic shield 静电屏蔽 Coaxial 同轴的 Isotropic 各向同性的 Free charge 自由电荷 Polarized charge 极化电荷 Electric polarization 电极化强度 Permittivity of dielectric 电介质的电容率 Gauss’s law with dielectric 电介质中的高斯定理 Conducting 导电的 Parallel-plate capacitor 平行板电容器 Cylindrical capacitor 圆柱形电容器 Spherical capacitor 球形电容器 Energy density of electrostatic filed 静电场的能量密度
Magnetic forces & magnetic fields
Magnetic field 磁场 Steady current 恒定电流 Electric current 电流 Drift speed 漂移速率 Magnetic induction 磁感应强度 The Biot-Savart law 毕奥-萨伐尔定律 Infinitesimal 无限小的 Permeability of free space 真空磁导率 Principle of superposition of magnetic induction 磁感应强度叠加原理 Loop, Coil 线圈 Solenoid 螺线管 Angular velocity 角速度 Magnetic flux 磁通量 Gauss’s law in magnetic field
Steady magnetic field 恒定磁场 Electromotive force (emf) 电动势 Current density 电流密度 Conduction current 传导电流 Ampere 安培 Circuit 电路，回路 Magnet 磁铁 Tesla 特斯拉 Current element 电流元 Right-hand rule 右手螺旋定则 Current-carrying 载流的 Extending line 延长线 Magnetic moment 磁矩 Magnetic induction lines 磁感应线 Ampere’s loop law 安培环路定理

半导体器件物理课后习题解答

半导体器件物理课后作业 第二章 对发光二极管（LED）、光电二极管（PD）、隧道二极管、齐纳二极管、变容管、快恢复二极管和电荷存储二极管这7个二端器件，请选择其中的4个器件，简述它们的工作原理和应用场合。 解： 发光二极管 它是半导体二极管的一种，是一种固态的半导体器件，可以把电能转化成光能；常简写为LED。 工作原理：发光二极管与普通二极管一样是由一个PN结组成，也具有单向导电性。当给发光二极管加上正向电压后，从P区注入到N区的空穴和由N区注入到P区的电子，在PN结附近数微米内分别与N区的电子和P区的空穴复合，产生自发辐射的荧光。不同的半导体材料中电子和空穴所处的能量状态不同。当电子和空穴复合时释放出的能量多少是不同的，释放出的能量越多，则发出的光的波长越短；反之，则发出的光的波长越长。 应用场合：常用的是发红光、绿光或黄光的二极管，它们主要用于各种LED显示屏、彩灯、工作（交通）指示灯以及居家LED节能灯。 光电二极管 光电二极管（Photo-Diode）和普通二极管一样，也是由一个PN结组成的半导体器件，也具有单方向导电特性，但在电路中它不是作整流元件，而是把光信号转换成电信号的光电传感器件。 工作原理：普通二极管在反向电压作用时处于截止状态，只能流过微弱的反向电流，光电二极管在设计和制作时尽量使PN结的面积相对较大，以便接收入射光，而电极面积尽量小些，而且PN结的结深很浅，一般小于1微米。光电二极管是在反向电压作用下工作的，没有光照时，反向电流极其微弱，叫暗电流；当有光照时，携带能量的光子进入PN结后，把能量传给共价键上的束缚电子，使部分电子挣脱共价键，从而产生电子—空穴对，称为光生载流子。它们在反向电压作用下参加漂移运动，使反向电流迅速增大到几十微安，光的强度越大，反向电流也越大。这种特性称为“光电导”。光电二极管在一般照度的光线照射下，所产生的电流叫光电流。如果在外电路上接上负载，负载上就获得了电信号，而且这个电信号随着光的变化而相应变化。 光电二极管有多种类型，用途也不尽相同，主要有以下几种： PN型特性：优点是暗电流小，一般情况下，响应速度较低。 用途：照度计、彩色传感器、光电三极管、线性图像传感器、分光光度计、照相机曝光计。 PIN型特性：缺点是暗电流大，因结容量低，故可获得快速响应 用途：高速光的检测、光通信、光纤、遥控、光电三极管、写字笔、传真 发射键型特性：使用Au薄膜与N型半导体结代替P型半导体 用途：主要用于紫外线等短波光的检测 雪崩型特性：响应速度非常快，因具有倍速做用，故可检测微弱光 用途：高速光通信、高速光检测 隧道二极管 隧道二极管（Tunnel Diode）又称为江崎二极管，它是以隧道效应电流为主要电流分量的晶体二极管。隧道二极管是采用砷化镓（GaAs）和锑化镓（GaSb）等材料混合制成的半

09级半导体器件物理A卷答案

一、 选择题：（含多项选择， 共30分，每空1分，错选、漏选、多选均不得分） 1．半导体硅材料的晶格结构是（ A ） A 金刚石 B 闪锌矿 C 纤锌矿 2．下列固体中，禁带宽度Eg 最大的是（ C ） Ａ 金属 Ｂ 半导体 Ｃ 绝缘体 3．硅单晶中的层错属于（ C ） Ａ 点缺陷 Ｂ 线缺陷 Ｃ 面缺陷 4．施主杂质电离后向半导体提供（ B ），受主杂质电离后向半导体提供（ A ），本征激发后向半导体提供（ A B ）。 A 空穴 B 电子 5．砷化镓中的非平衡载流子复合主要依靠（ A ） A 直接复合 B 间接复合 C 俄歇复合 6．衡量电子填充能级水平的是（ B ） Ａ 施主能级 Ｂ 费米能级 Ｃ 受主能级 D 缺陷能级 7．载流子的迁移率是描述载流子( A )的一个物理量；载流子的扩散系数是描述载流子( B )的一个物理量。 A 在电场作用下的运动快慢 B 在浓度梯度作用下的运动快慢 8．室温下，半导体Si 中掺硼的浓度为1014cm －3，同时掺有浓度为1.1×1015cm － 3的磷，则电子浓度约为（ B ），空穴浓度为（ D ），费米能级（ G ）；将该半导体升温至570K ，则多子浓度 约为（ F ），少子浓度为（ F ），费米能级（ I ）。（已知：室温下，ni ≈1.5×1010cm － 3，570K 时，ni ≈2×1017cm － 3） A 1014cm －3 B 1015cm －3 C 1.1×1015cm － 3 D 2.25×105cm －3 E 1.2×1015cm －3 F 2×1017cm － 3 G 高于Ei H 低于Ei I 等于Ei 9．载流子的扩散运动产生（ C ）电流，漂移运动产生（ A ）电流。 A 漂移 B 隧道 C 扩散 10．下列器件属于多子器件的是（ B D ） Ａ 稳压二极管 Ｂ 肖特基二极管 Ｃ 发光二极管 D 隧道二极管 11．平衡状态下半导体中载流子浓度n 0p 0=n i 2，载流子的产生率等于复合率，而当np

大学物理(上)英文课程描述

College Physics I Prerequisites: math, physics, chemistry and calculus of high school Teaching Goals: ●Develop the knowledge and ability of solving problems in classic kinematics using calculus ●Master the method of solving problems in classic mechanics by us ing Newton’s three laws ●Have a preliminary understanding of the concept and basic method of developing physical models ●Learn to abstract physical models from concrete problems, and improve ability of solving physical problems ●Develop the knowledge and ability of studying macroscopic property and law of gases by using statistical methods and gas molecules’ model ●Improve the knowledge and ability of studying thermodynamic problems by using the First and Second Laws of Thermodynamics ●Develop a preliminary understanding of the concept of entropy. Content: Chapter 1: Force and Motion 1-1 Description of particles motions This section features reference and coordinate frame, space and time, kinematics equation, position vector, displacement, speed, and acceleration. 1-2 Circular motion and general curvilinear motion This section features tangential acceleration and normal acceleration,angular variables of circle motion,vector of throwing motion. 1-3 Relative motion, common forces and fundamental forces 1-4 Newton’s law of motion and examples of its applications 1-5 Galilean principle of relativity, non-inertial system, inertial force,spatial-temporal view of classical mechanics Chapter 2: Conserved quantities and conservation law 2-1 Internal and external forces of particles system,theorem of centroid movement 2-2 Theorem of momentum，law of conservation of momentum 2-3Work and theorem of kinetic energy 2-4 Conservative force, work of paired force, potential energy 2-5 Work-energy principal of particles system, law of conservation of mechanical energy 2-6 Collision 2-7 Law of conservation of angular momentum 2-8 Symmetry and law of conservation Chapter 3:motion of rigid body and fluid 3-1 Model of rigid body and its motion 3-2Moment of force, rotational inertia, law of fix-axis rotation 3-3 Work-energy relation in fix-axis rotation 3-4 Angular momentum theorem and conversation law of rigid body in fixed-axis 3-5 Procession 3-6 Perfect fluid model, steady flow, Bernouli Equation 3-7 Chaos, inherent randomness of Newtonian mechanics

半导体器件物理复习题

半导体器件物理复习题 一． 平衡半导体： 概念题： 1. 平衡半导体的特征（或称谓平衡半导体的定义） 所谓平衡半导体或处于热平衡状态的半导体，是指无外界（如电压、电场、磁场或温度梯度等）作用影响的半导体。在这种情况下，材料的所有特性均与时间和温度无关。 2. 本征半导体： 本征半导体是不含杂质和无晶格缺陷的纯净半导体。 3. 受主（杂质）原子： 形成P 型半导体材料而掺入本征半导体中的杂质原子（一般为元素周期表中的Ⅲ族元素）。 4. 施主（杂质）原子： 形成N 型半导体材料而掺入本征半导体中的杂质原子（一般为元素周期表中的Ⅴ族元素）。 5. 杂质补偿半导体： 半导体中同一区域既含受主杂质又含施主杂质的半导体。 6. 兼并半导体： 对N 型掺杂的半导体而言，电子浓度大于导带的有效状态密度， 费米能级高于导带底（0F c E E ->）；对P 型掺杂的半导体而言，空穴浓度大于价带的有效状态密度。费米能级低于价带顶（0F v E E -<）。

7. 有效状态密度： 在导带能量范围（ ~c E ∞ ）内，对导带量子态密度函数 导带中电子的有效状态密度。 在价带能量范围（ ~v E -∞） 内，对价带量子态密度函数 8. 以导带底能量c E 为参考，导带中的平衡电子浓度： 其含义是：导带中的平衡电子浓度等于导带中的有效状态密度乘以能量为导带低能量时的玻尔兹曼分布函数。 9. 以价带顶能量v E 为参考，价带中的平衡空穴浓度： 其含义是：价带中的平衡空穴浓度等于价带中的有效状态密度乘以能量为价带顶能量时的玻尔兹曼分布函数。 10.

11. 12. 13. 14. 本征费米能级Fi E ： 是本征半导体的费米能级；本征半导体费米能级的位置位于禁带 带宽度g c v E E E =-。？ 15. 本征载流子浓度i n ： 本征半导体内导带中电子浓度等于价带中空穴浓度的浓度 00i n p n ==。硅半导体，在300T K =时，1031.510i n cm -=?。 16. 杂质完全电离状态： 当温度高于某个温度时，掺杂的所有施主杂质失去一个电子成为带正电的电离施主杂质；掺杂的所有受主杂质获得一个电子成为带负电的电离受主杂质，称谓杂质完全电离状态。 17. 束缚态： 在绝对零度时，半导体内的施主杂质与受主杂质成电中性状态称谓束缚态。束缚态时，半导体内的电子、空穴浓度非常小。 18. 本征半导体的能带特征： 本征半导体费米能级的位置位于禁带中央附近，且跟温度有关。如果电子和空穴的有效质量严格相等，那么本征半导体费米能级

《半导体物理学》期末考试试卷(A卷)-往届

赣 南 师 范 学 院 2010–2011学年第一学期期末考试试卷（A 卷） 开课学院：物电学院 课程名称：半导体物理学 考试形式：闭卷，所需时间：120分钟 注意事项：1、教师出题时请勿超出边界虚线； 2、学生答题前将密封线外的内容填写清楚，答题不得超出密封线； 3、答题请用蓝、黑钢笔或圆珠笔。 一、填空题（共30分，每空1分） 1、半导体中有 电子 和 空穴 两种载流子，而金属中只有 电子 一种载流子。 2、杂质原子进入材料体内有很多情况，常见的有两种，它们是 替代式 杂质和间隙式 杂质。 1、 3、根据量子统计理论，服从泡利不相容原理的电子遵从费米统计率，对于能量为E 的一个量子态，被一个电子占据的概率为()f E ，表达式为 ， ()f E 称为电子的费米分布函数，它是描写 在热平衡状态下，电子在允许 的量子态上如何分布 的一个统计分布函数。当0F E E k T ->>时，费米分布函数转化为 ()B f E ，表达式为 ，()B f E 称为电子的玻尔兹曼分布函数。在 0F E E k T ->>时，量子态被电子占据的概率很小，这正是玻尔兹曼分布函数适用的范 围。费米统计率与玻尔兹曼统计率的主要差别在于 前者受泡利不相容原理的限制 ，而在0F E E k T ->>的条件下，该原理失去作用，因而两种统计的 结果变成一样了。 4、在一定温度下，当没有光照时，一块n 型半导体中， 电子 为多数载流子， 空穴 是少数载流子，电子和空穴的浓度分别为0n 和0p ，则0n 和0p 的关系为 大于 ，当用g h E ν>>（该半导体禁带宽度）的光照射该半导体时，光子就能把价带电子激发到导带上去，此时会产生 电子空穴对 ，使导带比平衡时多出一部分电子n ，价带比平衡时多出一部分空穴p ，n 和p 的关系为 ， 这时把非平衡电子称为非平衡 多数 载流子，而把非平衡空穴称为非平衡 少数 载流子。在一般小注入情况下，在半导体材料中，非平衡 多数 载流子带来的影响可忽略，原因是 注入的非平衡多数载流子浓度比平衡时的多数 载流子浓度小得多 ，而非平衡 少数 载流子却往往起着重要作用，原因是 2、 注入的非平衡少数载流子浓度比平衡时的少数载流子浓度大得多 。 5、非平衡载流子的复合，就复合的微观机构讲，大致可分为两种，直接复合和间接复合， 直接复合是指 电子在导带和价带之间的直接跃迁，引起电子和空穴的直接复合 ，间接复合是指 电子和空穴通过禁带的能级（复合中心）进行复合 。载流子在复合时，一定要释放出多余的能量，放出能量的方法有三种，分别为 、 、 3、 发射光子 发射声子 将能量给予其它载流子，增加它们的动能 。 6、在外加电场和光照作用下，使均匀掺杂的半导体中存在平衡载流子和非平衡载流子，由于 半导体表面非平衡载流子浓度比内部高 ，从而非平衡载流子在半导体中作 运动，从而形成 电流，另外，由于外加电场的作用，半导体中的所有载流子会作 运动，从而形成 电流。 二、选择题（共10分，每题2分） 1、本征半导体是指 的半导体。 A 、不含杂质和缺陷 B 、电子密度与空穴密度相等 C 、电阻率最高 D 、电子密度与本征载流子密度相等 2、在Si 材料中掺入P ，则引入的杂质能级 A 、在禁带中线处 B 、靠近导带底 C 、靠近价带顶 D 、以上都不是 3、以下说法不正确的是 A 、价带电子激发成为导带电子的过程，称为本征激发。 B 、本征激发后，形成了导带电子和价带空穴，在外电场作用下，它们都将参与导电。 C 、电子可以从高能量的量子态跃迁到低能量的量子态，并向晶格释放能量。 D 、处于热平衡状态下的导电电子和空穴称为热载流子。 4、以下说法不正确的是

半导体器件工艺与物理期末必考题材料汇总

半导体期末复习补充材料 一、名词解释 １、准费米能级 费米能级和统计分布函数都是指的热平衡状态，而当半导体的平衡态遭到破坏而存在非平衡载流子时，可以认为分就导带和价带中的电子来讲，它们各自处于平衡态，而导带和价带之间处于不平衡态，因而费米能级和统计分布函数对导带和价带各自仍然是适用的，可以分别引入导带费米能级和价带费米能级，它们都是局部的能级，称为“准费米能级”，分别用E F n、E F p表示。 ２、直接复合、间接复合 直接复合—电子在导带和价带之间直接跃迁而引起电子和空穴的直接复合。 间接复合—电子和空穴通过禁带中的能级（复合中心）进行复合。 ３、扩散电容 PN结正向偏压时，有空穴从P区注入N区。当正向偏压增加时，由P区注入到N区的空穴增加，注入的空穴一部分扩散走了，一部分则增加了N区的空穴积累，增加了载流子的浓度梯度。在外加电压变化时，N扩散区内积累的非平衡空穴也增加，与它保持电中性的电子也相应增加。这种由于扩散区积累的电荷数量随外加电压的变化所产生的电容效应，称为P-N结的扩散电容。用CD表示。 4、雪崩击穿 随着PN外加反向电压不断增大，空间电荷区的电场不断增强，当超过某临界值时，载流子受电场加速获得很高的动能，与晶格点阵原子发生碰撞使之电离，产生新的电子—空穴对，再被电场加速，再产生更多的电子—空穴对，载流子数目在空间电荷区发生倍增，犹如雪崩一般，反向电流迅速增大，这种现象称之为雪崩击穿。 1、PN结电容可分为扩散电容和过渡区电容两种，它们之间的主要区别在于 扩散电容产生于过渡区外的一个扩散长度范围内，其机理为少子的充放 电，而过渡区电容产生于空间电荷区，其机理为多子的注入和耗尽。 2、当MOSFET器件尺寸缩小时会对其阈值电压V T产生影响，具体地，对 于短沟道器件对V T的影响为下降，对于窄沟道器件对V T的影响为上升。 3、在NPN型BJT中其集电极电流I C受V BE电压控制，其基极电流I B受V BE 电压控制。 4、硅-绝缘体SOI器件可用标准的MOS工艺制备，该类器件显著的优点是 寄生参数小，响应速度快等。 5、PN结击穿的机制主要有雪崩击穿、齐纳击穿、热击穿等等几种，其中发 生雪崩击穿的条件为V B>6E g/q。 6、当MOSFET进入饱和区之后，漏电流发生不饱和现象，其中主要的原因 有沟道长度调制效应，漏沟静电反馈效应和空间电荷限制效应。 二、简答题 1、发射区重掺杂效应及其原因。 答：发射区掺杂浓度过重时会引起发射区重掺杂效应，即过分加重发射区掺杂不但不能提高注入效率γ，反而会使其下降。 原因：发射区禁带宽度变窄和俄歇复合效应增强

大学物理上(英文版)期末复习资料整理

Concept Summery for FP FINAL 2012 spr. Chapter 1 【force and motion】 (1) Concept 1.particle: ideal object with mass, neglect size, shape, internal structure ... When the size of the object is much less than its moving range. It could be treat as a particle. 2.description：equation of motion/position vector/displacement/ Velocity (vector)/speed(scalar)/acceleration/instantaneous velocity/ Angular velocity/acceleration –circular motion =>Common particle motions: Circular motion, projectile motion and general curvilinear motion https://www.sodocs.net/doc/2013243885.html,mon force: Gravity/ Elastic force/ Friction/ Universal gravity 4.Newton’s law of motion: [FIRST] Every object continues in its state of rest, or of uniform motion in a straight line, unless it is compelled to change that state by forces impressed upon it. [SECOND] The change of motion is proportional to the net force exert on the object, and occurs on the direction of the net force. [THIRD] If two objects interact, the force F12 exerted by object 1 on object 2 is equal in magnitude to and opposite in direction to the force F21 exerted by object 2 on object 1. 5.Galilean relativity: You can not determine whether a frame is still or move at a constant speed by mechanical experiment in this frame. This is called the Galilean relativity. (2) Calculation: 1.v=dx/dt a=dv/dt 积分应用 2.力学动力学过程分析 Chapter 2【Conserved quantities and laws in motion】 1.(1)Centroid: The center of mass of the system is called centroid.

施敏 半导体器件物理英文版 第一章习题

施敏 半导体器件物理英文版 第一章习题 1. （a ）求用完全相同的硬球填满金刚石晶格常规单位元胞的最大体积分数。 （b ）求硅中（111）平面内在300K 温度下的每平方厘米的原子数。 2. 计算四面体的键角，即，四个键的任意一对键对之间的夹角。（提示：绘出四 个等长度的向量作为键。四个向量和必须等于多少？沿这些向量之一的方向 取这些向量的合成。） 3. 对于面心立方，常规的晶胞体积是a 3，求具有三个基矢：（0,0,0→a/2,0,a/2）， (0,0,0→a/2,a/2,0),和(0,0,0→0,a/2,a/2)的fcc 元胞的体积。 4. （a ）推导金刚石晶格的键长d 以晶格常数a 的表达式。 （b ）在硅晶体中，如果与某平面沿三个笛卡尔坐标的截距是10.86A ，16.29A ， 和21.72A ，求该平面的密勒指数。 5. 指出（a ）倒晶格的每一个矢量与正晶格的一组平面正交，以及 （b ）倒晶格的单位晶胞的体积反比于正晶格单位晶胞的体积。 6. 指出具有晶格常数a 的体心立方（bcc ）的倒晶格是具有立方晶格边为4π/a 的面心立方（fcc ）晶格。[提示：用bcc 矢量组的对称性： )(2x z y a a -+=，)(2y x z a b -+=，)(2 z y x a c -+= 这里a 是常规元胞的晶格常数，而x ，y ，z 是fcc 笛卡尔坐标的单位矢量： )(2z y a a +=，)(2x z a b +=，)(2 y x a c +=。] 7. 靠近导带最小值处的能量可表达为 .2*2*2*22 ???? ??++=z z y y x x m k m k m k E 在Si 中沿[100]有6个雪茄形状的极小值。如果能量椭球轴的比例为5:1是常数，求纵向有效质量m*l 与横向有效质量m*t 的比值。 8. 在半导体的导带中，有一个较低的能谷在布里渊区的中心，和6个较高的能 谷在沿[100] 布里渊区的边界，如果对于较低能谷的有效质量是0.1m0而对 于较高能谷的有效质量是1.0m0，求较高能谷对较低能谷态密度的比值。 9. 推导由式（14）给出的导带中的态密度表达式。（提示：驻波波长λ与半导体

大学物理下册常用英文单词

大学物理下册常用英文单词及短语 Mechanical Oscillation（vibration）机械振动 Electromagnetic Oscillation 电磁振荡 Simple Harmonic Motion (SHM) simple harmonic oscillator 简谐振动Superposition 合成、叠加 Spring 弹簧 Period 周期 frequency Angular frequency 频率、角频率 Phase initial phase 相位、初相 rotating vector 旋转矢量 vertical directions 垂直方向 Mechanical Wave 机械波 Plane Harmonic Waves 平面简谐波 Propagation 传播 Huygen’s Principle 惠更斯原理 Interference of Waves 波的干涉 Standing Wave (Stationary Waves) 驻波traveling wave Doppler Effect 多普勒效应 Medium 介质 Transverse waves 横波Longitudinal waves 纵波: Wave Front：(波前) Wavelength 波长 Crest 波峰trough 波谷 Wave speed 波速 Randomly 随机 Position 位置 Displacement 位移 wave equation 波动方程 oscillating curve 振动曲线 kinetic, potential and total energy 动能、势能和总能量 energy flow density 能流密度 spherical waves 球面波 Principle of Independent Propagation 波的独立传播原理Principle of Superposition of Waves 波的叠加原理 Coherent wave 相干波 phase difference 相位差wave path difference 波程差constructive 干涉相长 destructive 干涉相消 interface draft(干涉图样) Node 波节Antinode 波幅 important features: 重要性质 Half-Wave Loss 半波损失