18说明布里渊区和k空间等能面这两个物理概念的不同。

19为什么极值附近的等能面是球面的半导体，当改变存储反向时只能观察到一个共振吸收峰？

第二章 半导体中的杂质与缺陷能级

例1.半导体硅单晶的介电常数＝11.8，电子和空穴的有效质量各为

＝0.97＝0.19

和，

＝0.16

，

＝0.53

，利用类氢模型估计：

（1）施主和受主电离能; （2）基态电子轨道半径解：（1）利用下式求得

和。

因此，施主和受主杂质电离能各为：

（2）基态电子轨道半径各为：

式中, 是波尔半径。

习题与思考题：

1 什么叫浅能级杂质？它们电离后有何特点？

2 什么叫施主？什么叫施主电离？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。

3 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。

4 掺杂半导体与本征半导体之间有何差异？试举例说明掺杂对半导体的导电性能的影响。

5 两性杂质和其它杂质有何异同？

6 深能级杂质和浅能级杂质对半导体有何影响？ 7 何谓杂质补偿？杂质补偿的意义何在？

8 说明杂质能级以及电离能的物理意义。8为什么受主、施主能级分别位于价带之上或导带之下，而且电离能的数值较小？

9 纯锗、硅中掺入Ⅲ族或Ⅴ族元素后，为什么使半导体电性能有很大的改变？杂质半导体（p型或n型）应用很广，但为什么我们很强调对半导体材料的提纯？

10把不同种类的施主杂质掺入同一种半导体材料中，杂质的电离能和轨道半径是否不同？把同一种杂质掺入到不同的半导体材料中（例如锗和硅），杂质的电离能和轨道半径又是否都相同？ 11何谓深能级杂质？它们电离以后有说明特点？

12为什么金元素在锗或硅中电离后可以引入多个施主或受主能级？ 13说明掺杂对半导体导电性能的影响。

14说明半导体中浅能级杂质和深能级杂质的作用有何不同？

15什么叫杂质补偿？什么叫高度补偿的半导体？杂质补偿有何实际应用？

第三章 半导体中载流子的统计分布

例1.有一硅样品，施主浓度为

，已知施主电离能

杂质电离时的温度。 解：令

和

，受主浓度为

，试求

的施主

表示电离施主和电离受主的浓度，则电中性方程为：

略去价带空穴的贡献，则得：式中： 对硅材料 由题意可知

（受主杂质全部电离）

,则

（1）

当施主有99%的N电离时，说明只有1%的施主有电子占据，即 ＝0.01。

＝198

，代入式（1）得：

去对数并加以整理即得到下面的方程： 用相关数值解的方法或作图求得解为： T=101.

例2. 现有三块半导体硅材料，已知室温下（300K）它们的空穴浓度分别为：

，

，

，

，；

。

分别计算这三块材料的电子浓度判断这三块材料的导电类型；

分别计算这三块材料的费米能级的位臵。 解：（1）室温时硅的根据载流子浓度积公式：

，

可求出

（2）

, 即

即 ，故为p型半导体. ，故为本征半导体.