第一章半导体中的电子状态
1.分类说明半导体材料的晶格结构与结合特性。 答：金刚石结构特点：每个原子周围有四个最邻近的原子，组成一个正四面体结构，配位数
是4. 夹角109°28′。金刚石结构可以看成是两个面心立方晶包沿立方体的空间对角线相
互位移四分之一对角线套构而成。
闪锌矿结构特点：双原子复式结构，它是由两类原子各自组成的面心立方晶胞沿立方体的空
间对角线相互位移四分之一对角线套构而成。以共价键为主，结合特性具有不同程度的离子性，称为极性半导体。 2.什么是电子共有化运动？原子中内层电子和外层电子参与共有化运动有何不同？
答：原子组成晶体后，由于电子壳层的交叠，电子不再完全局限在某一个原子上，可以由一
个原子转移到相邻的原子上去。因而，电子可以在整个晶体上运动。因为个原子中相似壳层
上的电子才有相同能量，电子只能在相似壳层上转移，因此共有化运动的产生是由于不同原子的相似壳层之间的交叠。由于内外层交叠程度很不相同，所以只有最外层电子的共有化运
动才显著。 3.说明能级分裂成能带的根本原因以及内外层能带有何不同？
答：根本原因，当周围n个原子相互靠近时，每个原子中的电子除受到本身原子的势场作用
外，还要受到其他原子的作用，其结果是每一个n度简并的能级都分裂为n个彼此相距很近的能级；·内壳层原来处于低能级，共有化运动很弱，能级分裂的很小，能带窄。外壳层电
子原来处于高能级，共有化运动显著，能带分裂的厉害，能带宽。 4.原子中的电子自由电子和晶体中电子受势场作用情况有何不同？自由电子和晶体中电子
运动情况有何不同？
答: 孤立原子中的电子是在该原子的核和其它电子的势场中运动， 自由电子是在恒定为零的势场中运动， 晶体中的电子是在严格周期性重复排列的势场中运动 5.导体、半导体和绝缘体能带的区别？
答：金属中，由于组成金属的原子中的价电子占据的能带是部分占满的，所以金属是良好的
导电体。绝缘体禁带宽度大，常温下激发到导带的电子很少，导电性差。
半导体物理思考题
第一章 半导体中的电子状态
1、为什么内壳层电子能带窄，外层电子能带宽？
答：内层电子处于低能态，外层电子处于高能态，所以外层电子的共有化运动能力强，因此能带宽。（原子的内层电子受到原子核的束缚较大，与外层电子相比，它们的势垒强度较大。）
2、为什么点阵间隔越小，能带越宽？
答：点阵间隔越小，电子共有化运动能力越强，能带也就越宽。
3、简述半导体的导电机构
答：导带中的电子和价带中的空穴都参与导电。
4、什么是本征半导体、n型半导体、p型半导体？
答：纯净晶体结构的半导体称为本征半导体；自由电子浓度远大于空穴浓度的杂质半导体称为n型半导体；空穴浓度远大于自由电子浓度的杂质半导体称为p型半导体。
5、什么是空穴？电子和空穴的异同之处是什么？
答：（1）在电子脱离价键的束缚而成为自由电子后，价键中所留下的空位叫空穴。
（2）相同点：在真实空间的位置不确定；运动速度一样；数量
一致(成对出现)。
不同点：有效质量互为相反数；能量符号相反；电子带负
电，空穴带正电。
6、为什么发光器件多半采用直接带隙半导体来制作？
答：直接带隙半导体中载流子的寿命很短，同时，电子和空穴只要一相遇就会发生复合，这种直接复合可以把能量几乎全部以光的形式放出，因此发光效率高。
7、半导体的五大基本特性
答：(1)负电阻温度效应：温度升高，电阻减小。
(2)光电导效应：由辐射引起的被照射材料的电导率改变的现象。
(3)整流效应：加正向电压时，导通；加反向电压时，不导通。
(4)光生伏特效应：半导体和金属接触时，在光照射下产生电动势。
(5)霍尔效应：通有电流的导体在磁场中受力的作用，在垂直于电
流和磁场的方向产生电动势的现象。
第二章 半导体中杂质和缺陷能级
1、简述实际半导体中杂质与缺陷来源。
答：①原材料纯度不够；②制造过程中引入；③人为控制掺杂。
2、什么是点缺陷、线缺陷、面缺陷？
答：（1）点缺陷：三维尺寸都很小，不超过几个原子直径的缺陷；
1 《半导体物理与器件》习题库
目录
《半导体物理与器件》习题库 ....................................................................................................... 1
第1章 思考题和习题 ..................................................................................................................... 2
第2章 思考题和习题 ..................................................................................................................... 3
第3章 思考题和习题 ..................................................................................................................... 6
第4章 思考题和习题 ................................................................................................................... 10
第5章 半导体器件制备技术 ..................................................................................................... 12
第6章 Ga在SiO2/Si结构下的开管掺杂 ................................................................................. 13
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例1. 证明:对于能带中的电子，K状态和-K状态的电子速度大小相等,方向相反。即：v(k)=
－v(－k)，并解释为什么无外场时，晶体总电流等于零。
解：K状态电子的速度为：
（1）
同理，－K状态电子的速度则为：
（2）
从一维情况容易看出：
（3）
同理有：
（4）
（5）
将式（3）（4）（5）代入式（2）后得： .
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（6）
利用（1）式即得：v(－k)= －v(k)因为电子占据某个状态的几率只同该状态的能量有关，即：E(k)=E(－k)故电子占有k状态和-k状态的几率相同，且v(k)=－v(－k)故这两个状态上的电子电流相互抵消，晶体中总电流为零。
例2. 已知一维晶体的电子能带可写成：
式中，a为晶格常数。试求：
（1）能带的宽度；
（2）能带底部和顶部电子的有效质量。
解：（1）由E(k)关系
（1）
（2）
令 得：
当时，代入（2）得：
.
3 / 27 对应E(k)的极小值。
当时，代入（2）得：
对应E(k)的极大值。
根据上述结果，求得和即可求得能带宽度。
故：能带宽度
（3）能带底部和顶部电子的有效质量：
习题与思考题：
1 什么叫本征激发？温度越高，本征激发的载流子越多，为什么？试定性说明之。
2 试定性说明Ge、Si的禁带宽度具有负温度系数的原因。
