微电子器件与IC设计基础_第2版_刘刚_陈涛_课后答案

课后习题答案 1 .1 为什么经典物理无法准确描述电子的状态？在量子力学中又是用什么方法来描述的？ 解：在经典物理中，粒子和波是被区分的。然而，电子和光子是微观粒子，具有波粒二象性。因此，经典物理无法准确描述电子的状态。 在量子力学中，粒子具有波粒二象性，其能量和动量是通过这样一个常数来与物质波的频率 和波矢k 建立联系的，即 knchphE 上述等式的左边描述的是粒子的能量和动量，右边描述的则是粒子波动性的频率 和波矢k 。 1 .2 量子力学中用什么来描述波函数的时空变化规律？ 解：波函数 是空间和时间的复函数。与经典物理不同的是，它描述的不是实在的物理量的波动，而是粒子在空间的概率分布，是一种几率波。如果用 tr,表示粒子的德布洛意波的振幅，以     trtrtr,,,2表示波的强度，那么，t 时刻在 r 附近的小体积元zyx中检测到粒子的概率正比于  zyxtr2,。 1 .3 试从能带的角度说明导体、半导体和绝缘体在导电性能上的差异。 解：如图 1.3 所示，从能带的观点来看，半导体和绝缘体都存在着禁带，绝缘体因其禁带宽度较大(6~ 7eV)，室温下本征激发的载流子近乎为零，所以绝缘体室温下不能导电。半导体禁带宽度较小，只有 1~ 2eV，室温下已经有一定数量的电子从价带激发到导带。所以半导体在室温下就有一定的导电能力。而导体没有禁带，导带与价带重迭在一起，或者存在半满带，因此室温下导体就具有良好的导电能力。 1 .4 为什么说本征载流子浓度与温度有关？ 解：本征半导体中所有载流子都来源于价带电子的本征激发。由此产生的载流子称为本征载流子。本征激发过程中电子和空穴是同时出现的，数量相等，inpn00。对于某一确定的半导体材料，其本征载流子浓度为kTEVCigeNNpnn002 式中，NC，NV 以及 Eg 都是随着温度变化的，所以，本征载流子浓度也是随着温度变化的。 1 .5 什么是施主杂质能级？什么是受主杂质能级？它们有何异同？ 解：当半导体中掺入施主杂质后，在其导带底的下方，距离导带底很近的范围内可以引入局域化的量子态能级。该能级位于禁带中，称之为施主杂质能级。同理，当半导体中掺入受主杂质后，在其价带顶的上方，距离价带顶很近的范围内也可引入局域化的受主杂质能级。 施主能级距离导带底很近，施主杂质电离后，施主能级上的电子跃迁进入导带，其结果向导带提供传导电流的准...