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微电子器件与IC设计基础_第2版,刘刚,陈涛,课后答案

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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...

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