微电子器件与IC设计基础期末考试范围

1.3试从能带的角度说明导体、半导体和绝缘体在导电性能上的差异。解：如图1.3所示，从能带的观点来看，半导体和绝缘体都存在着禁带，绝缘体因其禁带宽度较大(6~7eV)，室温下本征激发的载流子近乎为零，所以绝缘体室温下不能导电。半导体禁带宽度较小，只有1~2eV，室温下已经有一定数量的电子从价带激发到导带。所以半导体在室温下就有一定的导电能力。而导体没有禁带，导带与价带重迭在一起，或者存在半满带，因此室温下导体就具有良好的导电能力。1.8什么是迁移率？什么是扩散系数？二者有何关系？解：迁移率是描述载流子在电场作用下输运能力的一个物理量；扩散系数是描述载流子在其浓度梯度作用下输运能力的物理量。二者可以通过以下爱因斯坦关系建立联系：qkTD1.10什么是费米能级？什么是准费米能级？二者有何差别？解：在热平衡条件下，半导体中能量为E的能级被电子占据的几率f(E)服从费米-狄拉克分布kTEEFeEf11式中的EF就是费米能级。它是一个描述半导体电子系统中电子填充能带水平的标志性参数，也称为热平衡系统的化学势。准费米能级是半导体系统在非平衡条件下（如关照或有电注入下），有非平衡载流子存在时，为了描述导带电子在导带各能级上的分布以及价带空穴在价带各个能级上的分布而引入的一个参考量。其大小也反映了电子和空穴填充能带的水平。值得注意的是，一个能带内消除非平衡的影响仅仅需要s121110~10，而少子寿命约为s610。所以，在非平衡载流子存在的绝大部分时间内主能带的电子都处于平衡分布。1.11什么是扩散长度？扩散长度与非平衡少数载流子寿命有何关系？解：扩散长度是描述载流子浓度随着扩散深度增加而衰减的特征长度。扩散长度与非平衡少数载流子寿命的关系如下：nnnppDL,DLp