2010半导体物理试卷答案B
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南京理工大学紫金学院课程考试试卷（学生考试试卷）
空穴：当满带顶附近产生P 0个空态时，其余大量电子在外电场作用下所产生的电流，可等效为P 0个具有正电荷q 和正有效质量m p ，速度为v (k )的准经典粒子所产生的电流，这样的准经典粒子称为空穴。
本征半导体：不含任何杂质的纯净半导体称为本征半导体，它的电子和空穴数量相同。
非简并半导体：符合波尔兹满分布的半导体称为非简并半导体。
过剩载流子：在光注入、电注入、高能辐射注入等条件下，半导体材料中会产生高于热平衡时浓度的电子和空穴，超过热平衡浓度的电子△n=n-n 0和空穴△p=p-p 0称为过剩载流子。
三、简答题（30分）
1）半导体的热电效应主要有塞贝克效应，珀尔帖效应和汤姆逊效应。
请问，何谓帕尔贴效应？请以金属和半导体接触为例，用你所学的半导体物理知识解释帕尔贴效应产生的机理。
（10分）
解：帕尔帖效应：当电流由导体（或半导体）A 流向导体（或半导体Ｂ）时，在两材料接触处将有吸热（或放热）的现象，称为帕尔帖效应。
（5分）
假定金属和半导体的费米能级相同，接触后能带如图所示。
当电子由金属向半导体运动时，遇到的势垒高度为C F E E -。
因此电子至少吸收C F E E -的能量才能进入到半导体。
进入半导体后，电子要在半导体中流动还需要一定的能量，若电子从半导体进入金属时，需要放出相同的能量。
（5分）
2）当电子和空穴的浓度是空间和时间的函数时，它们随时间的变化率将由载流子的扩散、漂移及其产生和复合所决定，由电子数、空穴数的守恒原则，试写出载流子随时间的净变化率（
p
t
∂∂）和（
n t
∂∂），并加以说明。
（10分） 解：载流子随时间的净变化率（
p
t
∂∂）和（n t ∂∂）为
11619
1 4.410 1.602103600n i n n qu ρ--⎡⎤=
=⨯⨯⨯⨯⎣
⎦ ()23.9410cm -=⨯Ω• （3分）
4、 由电阻率为4cm .Ω的p 型Ge 和0.4cm .Ω的n 型Ge 半导体组成一个p-n 结，计算在室温（300K ）时内建电势V D 和势垒宽度x D 。
已知在上述电阻率下，p 区的空穴迁移率,./16502S V cm p =μ n 区
的电子迁移率S V cm n ./30002=μ，Ge 的本征载流子浓度3
13/105.2cm n i ⨯=，真空介电常数
.16,/1085.8120=⨯=-s m F εε （10分）
解：153
191
11 4.34100.4 1.6103600
n n n
n n nq n cm q σμρρμ--=
=⇒=
==⨯⨯⨯⨯（2分）
143
p 19
1
119.19104 1.6101700
p p
p p pq p cm q σμρρμ--=
=⇒=
==⨯⨯⨯⨯ （2分） ()
231514
2219
131.3810300 4.34109.1910ln ln 0.22671.610 2.510D i KT np V V q n --⨯⨯⨯⨯⨯===⨯⨯ （3分）
1/1
14
15
12
4
2
1910514528.8510160.2267 4.34109.19101.610 4.34109.1910 72.2710s D A D D D A cm
N N x V q N N εε---⎡⎤⎛⎫⨯⨯⨯⨯⨯+⨯⎢⎥ ⎪⨯⨯⨯⨯⎝⎡⎤⎛⎫+=⎭⎣
⎦=⨯=⎢⎥
⎪⎝⎭⎣⎦ （3分）。
