EC-EF<0简并
17.写出热平衡时,非简并半导体的表达式，n0、p0用ni表示的表达式。
18.n型、p型（包括同时含有施主和受主杂质）半导体的电中性方程。
19.解释载流子浓度随温度的变化关系，并说明为什么高温下半导体器件无法工作。
一定的半导体材料，其本征载流子浓度随温度T的升高而迅速增加
一般半导体器件中，载流子主要来源于杂质电离，本征激发忽略不计，而当温度足够高，本征激发占主要地位，器件就不能正常工作（极限工作温度）
20.温度、杂质浓度对费米能级位置的影响。
21.热平衡态、非平衡态、稳态概念.
22.非平衡状态下载流子浓度表达式（用准费米能级表示），比较平衡与非平衡下电子浓度n和空穴浓度p的乘积。
载流子的各种运动
1.何谓直接复合？
间接复合？
载流子的产生和复合：
电子和空穴增加和消失的过程
直接复合：
导带电子与价带空穴直接复合
间接复合：
通过位于禁带中的杂质或缺陷能级的中间过渡
表面复合：
在半导体表面发生的复合过程
2.推导直接复合的非平衡载流子寿命公式，从直接复合的非平衡载流子寿命公式出发说明小注入条件下，寿命为定值。
3.了解间接复合的净复合率公式中各参量代表的意义，并从间接复合的净复合率公式出发说明深能级是最有效的复合中心。
Et=Ei时，净复合率U取最大值，偏离越多，U越小。
这意味着复合中心能级的位置越靠近禁带中央，复合中心的复合作用越强。
当复合中心偏离禁带中央时，若靠近导带一侧，俘获电子的能力会增强，但是对空穴的俘获能力却下降了，这样使得总的复合作用减弱，反之也然。
当复合中心能级处禁带中央时，复合中心的复合作用最强，这是非平衡载流子的寿命达到极小值。
因此，通过掺入深能级杂质来降低非平衡载流子寿命
4.已知间接复合的非平衡载流子寿命公式的一般形式，会化简不同费米能级位置下的寿命公式。
5.半导体的主要散射机制？
温度对它们的影响，原因？
散射是指运动粒子受到力场（或势场）的作用时运动状态发生变化的一种现象
晶格振动散射：
温度越高，晶格振动越强，晶格散射越强
电离杂质散射：
温度越高，载流子速度越高，越容易掠过杂质中心，散射越弱
对于杂质含量较多的半导体，温度很低时，晶格振动产生的声子数很少，因此电离杂质散射起主要作用，随着温度的升高，晶格振动产生的声子越来越多，晶格振动散射将呈现主导作用
载流子的散射决定了载流子的平均自由时间，从而决定了载流子迁移率和电导率
载流子的复合决定了非平衡载流子的寿命
6.何谓漂移运动？
外加一定电场后，就会使载流子在电场方向的速度分量比其他方向大，从而呈现定向运动的态势，产生电流。
由电场引起的载流子的定向运动称为漂移运动，定向运动的速度成为漂移速度，由此产生的电流称为漂移电流
7.迁移率的定义、量纲。
影响迁移率的因素。
在弱电场范围内，平均漂移速度的大小与电场强度成正比，比例系数用μ表示，称为迁移率，表示单位场强下电子的平均漂移速度，单位是m2/V*s，习惯上只取正值。
迁移率的大小反映了载流子迁移的难易程度
有效质量，散射。
载流子本身的有效质量越大，移动就越困难；载流子运动时遭受的散射越频繁，移动也会越困难
8.解释迁移率与杂质浓度、温度的关系。
杂质浓度升高，电离杂质散射上升，迁移率下降
掺杂很轻，忽略电离杂质散射
温度↑，晶格振动散射↑，μ↓
一般情况下：
低温：
电离杂质散射为主
温度↑，电离杂质散射↓，μ↑
高温：
晶格振动散射为主
温度↑，晶格振动散射↑，μ↓
随温度升高，晶格振动散射增强，载流子的平均自由时间变小，由此迁移率下降
对于掺杂半导体，两种散射机制都必须考虑，温度很低时，晶格振动微弱，这是电离杂质散射占主导地位，电离杂质散射随温度升高反而减小，因此迁移率随温度升高增大的。
但是，当温度继续上升后，晶格振动越来越强烈，使得晶格振动散射逐渐占据主导地位
9.解释电阻率随温度的变化关系。
电阻率随温度上升而下降，这是因为金属中载流子的迁移率只受到晶格振动散射影响，而半导体的迁移率同时受到散射和载流子浓度的变化
轻掺杂时，迁移率约为常数，n=ND，p=NA，电阻率与杂质浓度成简单反比关系
非轻掺杂时，杂质浓度增高时，曲线严重偏离直线。
原因：
杂质浓度升高，迁移率下降，电阻率上升；未完全电离，杂质浓度上升，n升高，电阻率下降
10.强电场下Si、Ge和GaAs的漂移速度的变化规律，并解释之。
硅和锗的漂移速度随电场强度增大成亚线性增加，最终达到一饱和值，这就是强电场效应
砷化镓随电场增强而增大到一个极大值后，漂移速度反而下降
11.何谓热载流子？
在强电场作用下，载流子从电场获得的能量很大，从而使载流子不再与晶格系统处于热平衡状态，这时载流子的平均能量比热平衡时的大，即载流子的动能高于平均热运动能量。
换句话说，载流子的温度明显高于晶格温度，相应的载流子称为热载流子
12.载流子在什么情况下做扩散运动？
扩散系数的定义、量纲。
扩散是指载流子从浓度高的区域向浓度低的区域移动的过程。
分子、原子、电子等微观粒子在气体、液体或固体中只要在各处的浓度分布不均匀，都可以产生扩散
定义单位时间通过垂直x轴的单位面积的载流子数位扩散流密度sp，那么式中比例系数Dp称为扩散系数，单位为cm2/s，表征了载流子在一定分布下扩散的快慢，主要由晶体内部的散射机制决定
13.爱因斯坦关系式？
理解推导过程。
14.扩散长度和牵引长度的定义。
由表面注入的非平衡载流子深入样品的平均距离，在电场很强时为牵引长度，而电场很弱时为扩散长度
15.在不同条件下，对连续性方程进行化简。
16.平均自由时间、非平衡载流子寿命概念。
由于存在散射作用，外电场E作用下定向漂移的载流子只在连续两次散射之间才能被加速，这期间所经历的时间称为自由时间，平均值为平均自由时间
平均自由时间等于散射概率的倒数
非平衡载流子全部消失所需花费的时间称为非平衡载流子寿命
17.平均自由程与扩散长度概念。
载流子与载流子碰撞所通过的（两次散射的）平均距离称为平均自由程
少数载流子在扩散过程中，一边扩散一边复合，逐渐减少，当载流子浓度减少至原值的1/e时，走过的这一段距离就是扩散长度，对应的时间即为扩散运动的时间也就是非平衡载流子的寿命
18.小注入、大注入概念
如果获得能量后，非平衡载流子，尤其是非平衡少子的数量远小于原热平衡时多子的数量，那么称为非平衡少子的小注入
如果非平衡少子的数量已达到或超过热平衡多子的数量，那么就会出现所有少子的总量会达到与多子总量接近的程度，产生少子不少，多子不多的情形，将其称为非平衡少子的大注入
半导体与外界作用、半导体接触现象
1.本课程中哪几种外界作用能够改变单一半导体的电导率，试述原理。
热，光，磁，力
光：
光子通常都将价带电子直接激发到导带
磁：
洛伦兹力总是与运动方向垂直的特点在这里起到的反作用，它减少了沿电场方向直线前进的载流子总数目，等效的降低了载流子的速度，即削弱了整个有效电流的大小，增大了半导体的电阻。
磁阻效应
力：
当对半导体施加外力时，晶格距离变化，使载流子的周期势场改变，进而影响整个E-k能带解，载流子有效质量，载流子分布，迁移率等一系列参数均会发生变化，半导体导电性也发生改变
2.请说出判断半导体导电类型的实验方法。
霍尔效应可以测定载流子浓度及载流子迁移率等重要参数，以及判断材料的导电类型。
n型半导体，RH<0，p型半导体，RH>0
3.试述平衡p-n结形成的物理过程，画出势垒区中载流子漂移运动和扩散运动的方向.
4.内建电势差VD的公式。
分析影响接触电势差的因素。
和pn结两边的掺杂浓度、温度、材料的禁带宽度有关，在一定温度下，突变结两遍掺杂浓度越高，接触电势差越大；禁带宽度越大，ni越小，接触电势差也越大
5.平衡p-n结,正向偏置p-n结,反向偏置p-n结的空间图、能带图，各区域载流子浓度表达式、载流子运动方向、电流方向。
6.分别说明空间电荷区、耗尽区、势垒区的三个概念
空间电荷区：
通常把就在pn结附近的这些电离施主和电离受主所带电荷称为空间电荷，他们所存在的区域称为空间电荷区
耗尽区：
一般室温附近，对于绝大部分势垒区，其中杂质虽然都已电离，但载流子浓度比起n区和p区的多数载流子浓度小很多，好像已经耗尽了，所以通常也称势垒区为耗尽层
势垒区：
因能带弯曲，电子从势能低的n区向势能高的p区运动时，必须克服这一势能高坡，才能达到p区；同理，空穴也必须克服这一势能高坡，才能从p区到达n区，这一势能高坡通常称为pn结的势垒，故空间电荷区也叫势垒区
7.理想p-n结I-V方程。
8.p-n结的理想伏-安特性与实际伏-安特性有哪些区别?
定性分析原因。
区别：
正向电流小，理论计算值比实验值小
正向电流较大时，曲线c段J正比于exp[qV/（2k0T）]
在曲线d段，J-V关系不是指数关系，而是线性关系
反向偏压时，实际测得的反向电流比理论计算值大很多，而且反向电流是不饱和的，随反向偏压的增大略有增加
原因：
表面效应；势垒区中的产生及复合；大注入调节；串联电阻效应
正向小电压时忽略了是势垒区的复合；正向大电压时忽略了扩散区的漂移电流和体电阻上的压降，反向偏置时忽略了势垒区的产生电流
9.p-n结电容包括哪两种?
在正向偏置或反向偏置下哪种电容起主要作用？
为什么？
势垒电容和扩散电容
大正向偏置时，以扩散电容为主，小正向偏置或反向偏置p-n结时，以势垒电容为主
10.定性分析影响p-n结电容大小的因素？
并举例说明p-n结电容对器件性能的影响。
与pn结的面积A成正比，且随外加电压而变化
当外加偏压变化速度很快时，电子/空穴来不及填充/抽取势垒区/扩散区，这些区域中的载流子注入/抽曲程度就会显著减弱，输出电流变化也将会随之降低。
寄生电容能短路高频信号。
因为该电容实在太小，一般只有较高频率电路，欧式一些具有电容放大功能的电路结构中才会加以考虑。
此时寄生电容会使pn结的整流特性显著削弱甚至消除，它的常规功能将因此失效。
因此，pn结电容往往是决定器件、电路乃至系统工作频率上限的决定性因素
11.p-n结击穿主要有哪几种?
说明各种击穿产生的原因和条件。
并分析影响它们的主要因素
雪崩击穿：
当反向偏压很大时，势垒区中的电场很强，在势垒区内的电子和空穴由于受到强电场的漂移作用，具有很大的动能，它们与势垒区内的晶格院子发生碰撞时，能把价键上的电子碰撞出来，称为导电电子，同时产生一个空穴，从能带观点来看，就是高能量的电子和空穴把满带中的电子激发到导带，产生了电子-空穴对。
由于倍增效应，使势垒区单位时间内产生大量载流子，迅速增大了反向电流。
除了与势垒区中电场强度有关外，还与势垒区的宽度有关，因为载流子动能的增加需要一个加速过程，如果势垒区很薄，即使电场很强，载流子在势垒区中加速达不到产生雪崩倍增效应所必须的动能，就不能产生雪崩击穿
隧道击穿：
隧道击穿是在强电场作用下，有隧道效应，使大量电子从价带穿过禁带而进入导带所引起的一种击穿现象。
随着反向偏压的增大，势垒区内的电场增强，能带更加倾斜，△x将变得更短，当反相偏压达到一定数值，△x短到一定程度时，量子力学证明，p区价带中的电子将通过隧道校园穿过禁带而到达n区导带中。
势垒区中的电场越大，或隧道长度△x越短，则电子穿过隧道的概率P越大，当电场大到一定程度，或△x短到一定程度时，将使p区价带中大量的电子隧道穿过势垒到达n区导带中去，使反向电流急剧增大，于是pn结发生隧道击穿。
隧道击穿时要求一定的NVA值。
杂质浓度较低时，必须加大的反相偏压才能发生隧道击穿。
流过pn结的反向电流要引起热损耗，产生大量热能，随着结温的上升，反向饱和电流密度也迅速上升，产生的热能也迅速增大，进而又导致结温上升，反向饱和电流密度增大，如此反复循环，最后是Js无限增大而发生击穿。
对于禁带宽度比较小的半导体，反向饱和电流密度较大
杂质浓度较低时，反向偏压大，势垒宽度增大，隧道长度边长，不利于隧道击穿，但是却有利于雪崩倍增效应，所以在一般杂质浓度下，雪崩击穿机构是主要的。
杂质浓度高时，反向偏压不高的情况下就能发生隧道击穿，由于势垒区宽度小，不利于雪崩倍增效应，所以在重掺杂的情况下，隧道击穿机构变为主要的
12.从能带图出发，分析p-n结隧道效应的基本原理，隧道二极管与一般p-n二极管的伏-安特性有什么不同?
它有什么优点?
隧道二极管即使反向电压很小时，反向电流也比较大
隧道二极管的噪声较低，工作温度范围大，可以在极高频率下工作
13.金属与半导体两系统接触前后的能带图，指出何种为肖特基接触，何种为欧姆接触。
14.实际半导体通过什么方式实行欧姆接触？
微观世界中当势垒足够窄时，将发生隧穿效应，两边的导带电子将直接隧穿势垒，变肖特基接触为欧姆接触。
因此，在实际加工中将半导体的接触区进行重掺杂后再与金属接触
15.比较pn结和肖特基结伏安特性的主要异同点。
为什么肖特基结更适应高频条件下使用？
SDB是多数载流子器件，而pn结二极管取决于非平衡少数载流子的扩散运动
Pn结二极管中少数载流子注入造成非平衡载流子在势垒区两侧界面的积累，外加电压变化，电荷积累和消失需要一驰豫过程，严重影响了pn结二极管的高频性能，SDB器件不发生电荷存储现象，使得他在高频、高速器件中有重要作用
SDB的正向开启电压比pn的低，而反向饱和电流比pn的大。
SDB中通常存在额外的漏电流和软击穿
16.异质结能带结构特点及应用
晶格匹配由两种不同的半导体材料形成的结
提高注入比，窗口效应，限制光子的光波导壁界，限制载流子的势垒
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