第二章思考题
第二章 补充复习思考题
1. 说明类氢杂质能级以及电离能的物理意义。为什么受主、施主能级分别位于价带之上或
导带之下，而且电离能的数值较小？
2. 纯Ge 、Si 中掺入Ⅲ族或Ⅴ族元素后，为什么使半导体的导电性能有很大的改变？杂质
半导体（p 型或n 型）应用很广，但为什么我们很强调对半导体材料的提纯？
3. 杂质能级为什么位于禁带之中？能带图上如何表示中性和电离杂质？杂质电离后在半
导体中产生些什么？
4. 把不同种类的施主杂质掺入同一种半导体材料中，杂质的电离能和轨道半径是否不同？
把同一种杂质掺入到不同的半导体材料中（例如Ge 或Si ），杂质的电离能和轨道半径又是否都相同？
5. 何谓深能级杂质？它们电离以后有什么特点？
6. 为什么金元素在Ge 或Si 中电离后可以引入多个施主或受主能级？
7. 现有两块外观完全相同的硅单晶，其中一块是高纯度的本征硅，另一块是含有深、浅施
主和受主能级完全补偿的半导体。举出两种能识别它们的实验方法，并说明实验原理。 8. 说明掺杂对半导体导电性能的影响。
9. 说明半导体中浅能级杂质和深能级杂质的作用有何不同？
10. 什么叫杂质补偿？什么叫高度补偿的半导体？杂质补偿有何实际意义？ 11. 试说明等电子杂质效应和杂质的双性行为。
12. 锑化铟（InSb ）禁带宽度E g =0.23eV，相对介电常数εr =18，电子有效质量
m n =0. 015m 0，计算：（1）施主电离能；（2）基态轨道半径；（3）施主浓度最小为多
*
大时，就会出现相邻杂质原子轨道间显著的交迭效应？
13. 磷化镓（GaP ）的E g =2. 26eV ，相对介电常数εr =11. 1，若空穴有效质量
m p =0. 86m 0，试估算受主杂质的电离能和受主束缚的空穴的基态轨道半径。
*
14. 玻尔原子的允许轨道半径和能级由下式给出：r n =
ε0h n πm 0Zq
222
E n =-
m 0q Z 8εh n
2
2
422
，式
中，Z 是原子序数；q 和m 0分别是电子的电量和质量；h 是普朗克常数；n =1,2,3,…为主量子数；ε0是真空中的介电常数。证明以上方程可以写成：r n =0. 529
Z n
22
n
2
Z
（Å），
E n =-13. 6
（eV ）。
15. 在半导体中，Ⅴ族杂质原子外层第五个电子的运动，可以看成是在围绕一个正的核电荷
+q的圆形轨道上，并穿过具有体介电常数的材料。试证明，如果介电常数为11.7，则只需要大约0.1eV 能量的电子，就能在晶体中自由导电。求基态轨道的半径，从而说明电子是在体介质中运动的假设。材料的晶格常数为5.42 Å。