二阶导数的三个重要意义,二阶导数是用来干嘛的

首页 > 经验 > 作者:YD1662022-10-26 18:33:27

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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间成正比。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n区的空穴和从n区注入p区的电子组成。少数载流子要先形成一定的积累,然后依靠扩散运动形成电流,因此pn结二极管的高频性能不佳。而肖特基势垒二极管的正向导通电流主要由半导体中的多数载流子进入金属形成的,从半导体中越过界面进入金属的电子并不发生积累,而是直接成为漂移电流而流走。因此具有更好的高频特性。

此外,肖特基势垒二极管对于同样的电流, 具有较低的正向导通电压。 因此,肖特基势垒二极管在高速集成电路、微波技术等领域具有重要应用。

8. 请解释什么是欧姆接触?如何实现?

欧姆接触是指不产生明显的附加阻抗的,接触电阻很小的金属与半导体的非整流接触。

半导体器件一般利用金属电极输入或输出电流,因此要求金属和半导体之间形成良好的欧姆接触,尤其在大功率和超高频器件中,欧姆接触是设计制造的关键问题之一。

不考虑表面态的影响,若金属功函数小于半导体功函数,金属和n型半导体接触可形成反阻挡层;若金属功函数大于半导体功函数,则金属和p型半导体接触可形成反阻挡层;理论上,选择适当功函数的金属材料即可形成欧姆接触。

实际上,由于半导体材料常常具有很高的表面态密度,无论n型或p型半导体与金属接触都会形成势垒阻挡层,而与金属功函数关系不大。因此,不能用选择金属材料的办法来形成欧姆接触。常用的方法是在n型或p型半导体上制作一层重掺杂区后再与金属接触。重掺杂半导体的势垒区宽度变得很薄,因此电子可以通过量子隧道效应穿过势垒形成相当大的隧道电流,此时接触电阻可以很小,从而可以形成良好的欧姆接触。

9. 什么叫施主?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。

答:

半导体中掺入施主杂质后,施主电离后将成为带正电离子,并同时向导带提供电子,这种杂质就叫施主。

施主电离成为带正电离子(中心)的过程就叫施主电离。施主电离前不带电,电离后带正电。

例如,在Si中掺P,P为Ⅴ族元素,本征半导体Si为Ⅳ族元素,P掺入Si中后,P的最外层电子有四个与Si的最外层四个电子配对成为共价电子,而P的第五个外层电子将受到热激发挣脱原子实的束缚进入导带成为自由电子。这个过程就是施主电离。

n型半导体的能带图如图所示:其费米能级位于禁带上方

二阶导数的三个重要意义,二阶导数是用来干嘛的(9)

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10.什么叫受主?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。

解: 半导体中掺入受主杂质后,受主电离后将成为带负电的离子,并同时向价带提供空穴,这种杂质就叫受主。

受主电离成为带负电的离子(中心)的过程就叫受主电离。

受主电离前带不带电,电离后带负电。

例如,在Si中掺B,B为Ⅲ族元素,而本征半导体Si为Ⅳ族元素,P掺入B中后,B的最外层三个电子与Si的最外层四个电子配对成为共价电子,而B倾向于接受一个由价带热激发的电子。这个过程就是受主电离。

p型半导体的能带图如图所示:其费米能级位于禁带下方

二阶导数的三个重要意义,二阶导数是用来干嘛的(10)

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11. 试分别说明:

1)在一定的温度下,对本征材料而言,材料的禁带宽度越窄,载流子浓度越高;

2)对一定的材料,当掺杂浓度一定时,温度越高,载流子浓度越高。

答:

在一定的温度下,对本征材料而言,材料的禁带宽度越窄,则跃迁所需的能量越小,所以受激发的载流子浓度随着禁带宽度的变窄而增加。

由公式

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也可知道,温度不变而减少本征材料的禁带宽度,上式中的指数项将因此而增加,从而使得载流子浓度因此而增加。

(2)对一定的材料,当掺杂浓度一定时,温度越高,受激发的载流子将因此而增加。由公式

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