一、填充题
两种不同半导体接触后, 费米能级较高的半导体界面一侧带 正 1.
。
电达到热平衡后两者的费米能级
相等
半导体硅的价带极大值位于k空间第一布里渊区的中央，其导带微小值位于
2.
倍处，因此属于 间接带隙 方向上距布里渊区边界约0.85
】
【100
半导体。
；
间隙原子
空位
媒体播放3.
晶体中缺陷一般可分为三类：点缺陷，如
；面缺陷，如层错和晶粒间界。
位错
线缺陷，如
间隙原子和空位成对出现的点缺陷称为弗仓克耳缺
4.
；
形成原子空位而无间隙原子的点缺陷称为
陷
。
肖特基缺陷
锐射杂质可显著改变载流子浓度；深能级 5． 浅能级 杂质可显著改变非平衡载流子的寿命，是有效的复合中心。
，又能取代
施主能级
6.
硅在砷化镓中既能取代镓而表现为
，这种性质称为杂质的双性行
受主能级
砷而表现为
为。
，
半导体，在真空中进行脱氧处理，可产生氧空位 7．关于ZnO
型 ZnO
半导体材料。
从而可获得 n
8．在一定温度下，与费米能级持平的量子态上的电子占据概率为 1/2 ，高于费米能级2kT能级处的占据概率为 。
1/1+exp(2)
9．本征半导体的电阻率随温度增加而
单调下降，杂质半导
，体的电阻率随温度增加，先下降接着上升至最高点 再单调下降。
．n型半导体的费米能级在极低温（0K）时位于导带底和施主能级之间 中央 10
处，随温度升高，费米能级先上升至一极值，接着下降至本征费米能
。
级
】 11.
硅的导带极小值位于k空间布里渊区的 【100
方向。
12.
受主杂质的能级一般位于价带顶附
近
。
13.
有效质量的意义在于它概括了半导体 内部势场 的作用。
14.
间隙原子和空位成对出现的点缺陷称为弗仓克耳缺
陷
。
15.
除了掺杂，
引入缺陷
也可改变半导体的 导电类型。
16.
回旋共振
是测量半导体内载流子有效质量的重要技术手段。
17. PN
结电容可分为kendeji
势垒电容
和扩散电容两种。
18.
PN结击穿的要紧机制有
合约众筹雪崩击穿
、隧道击穿和热击穿。
19.
PN结的空间电荷区变窄，是由于PN结加的是正向电压 电压。
20.
能带中载流子的有效质量反比于能量函数对于波矢k的二阶导
数
，引入有效质量的意义在于其反映了晶体材料的 内部势场 的作用。
21.
从能带角度来看，锗、硅属于
间接带隙
半导体，而砷化稼属于 直接带隙
半导体，后者有利于光子的汲取和发射。
22
．除了 掺杂
这一手段， 通过引入
引入缺陷
也可在半导体禁带中引入能级，从而改变半导体的导电类型。
23.
半导体硅导带底附近的等能面是沿【100
】方向的旋转椭球
面，载流子在长轴方向（纵向）有效质量m
l 大于
在短轴方向（横向）有
效质量m
t
。
24.
关于化学通式为MX的化合物半导体，正离子M空位一般表现为
受主杂质，正离子M为间隙原子时表现为施主杂质
。
25.
半导体导带中的电子浓度取决于导带的状态密度（即量子态按能量如何分布）和
费米分布函数
（即电子在不同能
量的量子态上如何分布）。
．通常把服从 玻尔兹曼分布
的电子系统称为非简并性系统，
26
的电子系统称为简并性系统。
费米分布
服从
．关于N型半导体，其费米能级一般位于禁带中线以上，随施主浓度增加，费
27
米能级向
移动，而导带中的电子浓度也随之
增
导带底
。
加
有关，
．关于同一种半导体材料其电子浓度和空穴浓度的乘积与温度
28
而关于不同的半导体材料其浓度积在一定的温度下将取决于禁带宽度
的大小。
当杂质能级与费米能级重合时施主杂质有
29
．如取施主杂质能级简并度为2,
电
电离， 在费米能级之上2kT时有 1/1+2exp(-2) 1/3
离。
．两种不同半导体接触后, 费米能级较高的半导体界面一侧带
31
正电电，达到热平衡后两者的费米能级相
。
等
半导体，
间接带隙 32.
从能带角度来看，锗、硅属于
半导体，后者有利于光子的汲取和发而砷化稼属于 直接带隙
射。
而非球
33.
由于半导体硅导带底附近的等能面是旋转椭球面
床垫钢丝面，因此在回旋共振实验中，当磁场对晶轴具有非特别的取向时，一般可
观看到 3
汲取峰。
这一手段， 通过引入缺陷也
．除了掺杂
34
可在半导体禁带中引入能级，从而改变半导体的导电类型。
杂质可显著改变载流子浓度；深能级 35． 浅能级
杂质可显著改变非平衡载流子的寿命，是有效的复合中心。
36．关于化学通式为MX的化合物半导体，负离子X空位一般表现为 施主杂
。
，负离子X为间隙原子时表现为 受主杂质 质
的电子系统称为
玻尔兹曼分布
37
．通常把服从
的非简并性系统，服从
费米分布 电子系统称为简并性系统。
．关于N型半导体，其费米能级一般位于禁带中线以上，随施主浓度增加，
38
增
移动，而导带中的电子浓度也随之
导带底
费米能级向
加 。
39． 费米能级位置一般利用 电中性 条件求得，确定
了费米能级位置，就可求得一定温度下的电子及空穴 浓度 。
客户端开发40．半导体的电导率正比于载流子浓度和 迁移率 ，而后者又正
比于载流子的 平均自由时刻 ，反比于载流子的有效质
量。
二、论述题
1. 简要说明载流子有效质量的定义和作用？
答：能带中电子或空穴的有效质量m *的定义式为：2
22
)(dk k E
d h m =*
有效质量m *与能量函数E(k)关于波矢k 的二次微商， 即能带在某处的曲率
成反比； 能带越窄，曲率越小，有效质量越大，能带越宽，曲率越大，有效质
量越小；
在能带顶部，曲率小于零，则有效质量为负值，在能带底部，曲率大于零，
则有效质量为正值。
有效质量的意义在于它概括了内部势场的作用，使得在解决半导体中载流子
在外场作用下的运动规律时，能够不涉及内部势场的作用。
2. 简要说明费米能级的定义、作用和阻碍因素？
答：电子在不同能量量子态上的统计分布概率遵循费米分布函数：
⎪⎭
⎫ ⎝⎛-+=kT E E E f F ex p 11
)
(
费米能级E F 是确定费米分布函数的一个重要物理参数，在绝对零度是，费
米能级E F 反映了未占和被占量子态的能量分界线，在某有限温度时的费米能级
E F 反映了量子态占据概率为二分之一时的能量位置。确定了一定温度下的费米能
级E F 位置，电子在各量子态上的统计分布就可完全确定。 费米能级E
F 的物理意义是处于热平衡状态的电子系统的化学势，即在不对外做功的情况下，系统中增加一个电子所引起的系统自由能的变化。
半导体中的费米能级E F 一般位于禁带内，具体位置和温度、导电
类型及掺杂浓度有关。只有确定了费米能级E F 就能够统计得到
半导体导带中的电子浓度
和价带中的空穴浓度。
3. 说明pn 结空间电荷区如何形成？并导出pn 结接触电势差的计算公式。
4. 试定性分析Si 的电阻率与温度的变化关系。
答：
Si 的电阻率与温度的变化关系能够分为三个时期：
（1） 温度很低时，电阻率随温度升高而降低。因为这时本征激发极弱，能够
忽略；载流子要紧来源于杂质电离，随着温度升高，载流子浓度逐步增加，相应
地电离杂质散射也随之增加，从而使得迁移率随温度升高而增大，导致电阻率随
温度升高而降低。
（2） 温度进一步增加（含室温），电阻率随温度升高而升高。在这一温度范围
内，杂质已经全部电离，同时本征激发尚不明显，故载流子浓度基本没有变化。
对散射起要紧作用的是晶格散射，迁移率随温度升高而降低，导致电阻率随温度
升高而升高。
（3） 温度再进一步增加，电阻率随温度升高而降低。这时本征激发越来越多，
尽管迁移率随温度升高而降低，然而本征载流子增加很快，其阻碍大大超过了迁
移率降低对电阻率的阻碍，导致电阻率随温度升高而降低。固然，温度超过器件
的最高工作温度时，器件已经不能正常工作了。
5. 漂移运动和扩散运动有什么不同？两者之间有什么联系？
答：
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点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。
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
T k q
D 0=μ
6. 说明能带中载流子迁移率的物理意义和作用。
答：载流子迁移率μ反映了单位电场强度下载流子的平均漂移速度，其定义式为：
E v d
=μ； 其单位为：cm 2/V ⋅s 半导体载流子迁移率的计算公式为： *=m q τ
μ 其大小与能带中载流子的有效质量成反比，与载流子连续两次散射间的平均自由
时刻成正比。确定了载流子迁移率和载流子浓度就可确定该载流子的电导率。
7.请解释什么是肖特基势垒二极管，并说明其与pn 结二极管的异同。
答：利用金属-半导体接触形成的具有整流特性的二极管称为肖特基势垒二极管。
肖特基势垒二极管和pn 结二极管具有类似的电流-电压关系，即都具有单向
导电性；但两者有如下区别：
pn 结二极管正向导通电流由p 区和n 区的少数载流子承担， 即从p 区注入
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