二极管核心抽认卡 (Flashcards)

二极管核心抽认卡

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半导体与 PN 结

卡片 1：本征激发、复合与温度

问题：什么是本征激发和复合？温度升高会怎样影响本征半导体的导电能力？

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• 本征激发：价电子获得热或光的能量，成为自由电子，同时留下一个空穴；二者成对产生。
• 复合：自由电子回到空穴，电子-空穴对消失。
• 温度升高时，本征载流子浓度 $n_i$ 增大，电子-空穴对增多，因此本征半导体导电能力增强。
• 热平衡时，本征激发与复合的速率相等。

卡片 2：N 型与 P 型半导体

问题：N 型与 P 型半导体分别掺入什么杂质？它们的多子、少子和固定杂质离子分别是什么？

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类型	掺杂	多子	少子	固定杂质离子
N 型	五价元素，如 P、Sb	电子 $n_0$	空穴 $p_0$	施主正离子 $N_d$
P 型	三价元素，如 B、In	空穴 $p_0$	电子 $n_0$	受主负离子 $N_a$

N/P 表示多数载流子的种类，不表示材料整体带负电/正电；热平衡时两者整体都电中性。

卡片 3：杂质半导体多子、少子浓度的温度特性

问题：N 型半导体何时可以近似认为 $n_0\approx N_d$？温度足够高时，为什么该近似失效？

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热平衡下始终有：

$$n_0{p}_0=n_i^2$$

当杂质主导，即 $N_d\gg n_i$ 时：

$$n_0\approx N_d,p_0\approx \frac{n_i^2}{N_d}$$

温度升高使 $n_i$ 和少子浓度 $p_0$ 增大。当 $p_0\approx n_0$ 时，多子和少子的差别消失，材料趋近本征半导体：

$$n_0\approx p_0\approx n_i$$

因而 $n_0\approx N_d$ 不是所有温度下都成立；P 型的结论完全对称。