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半导体物理与器件答案

半导体物理与器件答案篇一：半导体物理习题及答案

复习思索题与自测题

第一章

1.原子中的电子和晶体中电子受势场作用状况以及运动状

况有何不同,原子中内层电子和外层

电子参加共有化运动有何不同。

答：原子中的电子是在原子核与电子库伦互相作用势的束缚

作用下以电子XX的形式存在，没有一个固定的轨道；而晶体中

的电子是在整个晶体内运动的共有化电子，在晶体周期性势场中

运动。当原子相互靠近结成固体时，各个原子的内层电子仍旧

组成围绕各原子核的封闭壳层,和孤立原

子一样;然而，外层价电子则参加原子间的互相作用，应当

把它们看成是属于整个固体的一种新

的运动状态。组成晶体原子的外层电子共有化运动较强，其

行为与自由电子相像，称为准自由电子，而内层电子共有化运动

较弱，其行为与孤立原子的电子相像。

2.描述半导体中电子运动为什么要引入有效质量的概念,用

电子的惯性质量描述能带中电子

运动有何局限性。

答：引进有效质量的意义在于它概括了半导体内部势场的作

用，使得在解决半导体中电子在外力作用下的运动规律时，可以

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不涉及半导体内部势场的作用。惯性质量描述的是真空中的自由

电子质量，而不能描述能带中不自由电子的运动，通常在晶体周

期性势场作用下的电子惯性运动，成为有效质量

3.一般来说,对应于高能级的能带较宽,而禁带较窄,是否如

此，为什么？

答：不是，能级的宽窄取决于能带的疏密程度，能级越高能

带越密，也就是越窄；而禁带的宽窄取决于掺杂的浓度，掺杂浓

度高，禁带就会变窄，掺杂浓度低，禁带就比较宽。

4.有效质量对能带的宽度有什么影响，有人说:有效质量愈大,

能量密度也愈大,因此能带愈窄.

是否如此，为什么？

答：有效质量与能量函数对于K的二次微商成反比，对宽窄

不同的各个能带，1〔k〕随k的改变状况不同，能带越窄，二

次微商越小，有效质量越大，内层电子的能带窄，有效质量大；

外层电子的能带宽，有效质量小。

5.简述有效质量与能带结构的关系；

答：能带越窄，有效质量越大，能带越宽，有效质量越小。

6.从能带底到能带顶,晶体中电子的有效质量将如何改变？

外场对电子的作用效果有什么不同；答：在能带底附近，电子

的有效质量是正值，在能带顶附近，电子的有效质量是负值。在

外电F

作用下，电子的波失K不断转变，f?hdk,其改变率与外力成

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正比，因为电子的速度与k有关，dt

既然k状态不断改变，则电子的速度必定不断改变。

7.以硅的本征激发为例,说明半导体能带图的物理意义及其

与硅晶格结构的联系，为什么电子从其价键上摆脱出来所需的最

小能量就是半导体的禁带宽度?

答：沿不同的晶向，能量带隙不一样。因为电子要摆脱束缚

就能从价带跃迁到导带，这个时候的能量就是最小能量，也就是

禁带宽度。

2.为什么半导体满带中的少量空状态可以用具有正电荷和

肯定质量的空穴来描述?