微電子器件與ic設(shè)計基礎(chǔ)第2版劉剛陳濤課后答案

1、課后習(xí)題答案課后習(xí)題答案1.1為什么經(jīng)典物理無法準(zhǔn)確描述電子的狀態(tài)？在量子力學(xué)中又是用什么方法來描述的？解：解：在經(jīng)典物理中，粒子和波是被區(qū)分的。然而，電子和光子是微觀粒子，具有波粒二象性。因此，經(jīng)典物理無法準(zhǔn)確描述電子的狀態(tài)。在量子力學(xué)中，粒子具有波粒二象性，其能量和動量是通過這樣一個常數(shù)來與物質(zhì)波的頻率和波矢建立聯(lián)系的，即?kknchphE?????????上述等式的左邊描述的是粒子的能量和動量，右邊描述的則是粒子波動性的頻率和波矢

2、?。k1.2量子力學(xué)中用什么來描述波函數(shù)的時空變化規(guī)律？解：解：波函數(shù)是空間和時間的復(fù)函數(shù)。與經(jīng)典物理不同的是，它描述的不是實在的物理量?的波動，而是粒子在空間的概率分布，是一種幾率波。如果用表示粒子的德布洛意??tr?波的振幅，以表示波的強度，那么，t時刻在r附近的小體積元??????trtrtr2?????中檢測到粒子的概率正比于。zyx?????zyxtr???2?1.3試從能帶的角度說明導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體在導(dǎo)電性能上的差異。解

3、：解：如圖1.3所示，從能帶的觀點來看，半導(dǎo)體和絕緣體都存在著禁帶，絕緣體因其禁帶寬度較大(6~7eV)，室溫下本征激發(fā)的載流子近乎為零，所以絕緣體室溫下不能導(dǎo)電。半導(dǎo)體禁帶寬度較小，只有1~2eV，室溫下已經(jīng)有一定數(shù)量的電子從價帶激發(fā)到導(dǎo)帶。所以半導(dǎo)體在室溫下就有一定的導(dǎo)電能力。而導(dǎo)體沒有禁帶，導(dǎo)帶與價帶重迭在一起，或者存在半滿帶，因此室溫下導(dǎo)體就具有良好的導(dǎo)電能力。1.4為什么說本征載流子濃度與溫度有關(guān)？解：解：本征半導(dǎo)體中所有載流

4、子都來源于價帶電子的本征激發(fā)。由此產(chǎn)生的載流子稱為本征載流子。本征激發(fā)過程中電子和空穴是同時出現(xiàn)的，數(shù)量相等，。對于某一inpn??00確定的半導(dǎo)體材料，其本征載流子濃度為kTEVCigeNNpnn??002式中，NC，NV以及Eg都是隨著溫度變化的，所以，本征載流子濃度也是隨著溫度變化的。在時，為了描述導(dǎo)帶電子在導(dǎo)帶各能級上的分布以及價帶空穴在價帶各個能級上的分布而引入的一個參考量。其大小也反映了電子和空穴填充能帶的水平。值得注意的是

5、，一個能帶內(nèi)消除非平衡的影響僅僅需要，而少子壽命約為。所以，在非平衡s121110~10??s610?載流子存在的絕大部分時間內(nèi)主能帶的電子都處于平衡分布。1.11什么是擴散長度？擴散長度與非平衡少數(shù)載流子壽命有何關(guān)系？解：解：擴散長度是描述載流子濃度隨著擴散深度增加而衰減的特征長度。擴散長度與非平衡少數(shù)載流子壽命的關(guān)系如下：nnnppDL????DLp1.12簡述半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電機理。解：解：半導(dǎo)體的導(dǎo)電機理與金屬是不同的。金屬中只有

6、一種載流子（電子）參與導(dǎo)電，而半導(dǎo)體中同時有兩種載流子（電子和空穴）參與導(dǎo)電。本征半導(dǎo)體中導(dǎo)電的載流子是由于本征激發(fā)而產(chǎn)生的電子和空穴。它們是同時出現(xiàn)的，且，兩種載流子對電流的inpn??00貢獻相同。但是，在雜質(zhì)半導(dǎo)體中往往有，或者，存在著多數(shù)載流子和00pn??00pn??少數(shù)載流子。所以，多數(shù)載流子對電流的貢獻占據(jù)主要地位，而少數(shù)載流子對電流的貢獻卻可以忽略不計。習(xí)題11.1計算速度為的自由電子的德布洛意波長。scm710解：解：

7、??mmvhph9531341028.710101.910626.6????????????1.2如果在單晶硅中分別摻入的磷和的硼，試計算300K時，電子占31510cm31510cm據(jù)雜質(zhì)能級的概率。根據(jù)計算結(jié)果檢驗常溫下雜質(zhì)幾乎完全電離的假設(shè)是否正確。解：解：查表可知，磷作為硅晶體中的施主雜質(zhì)，其電離能為硼作為硅晶體eV0.044ED??中的受主雜質(zhì)，其電離能為。于是有eV0.045EA????eVEEDgi516.0044.056