電子工程 101 年半導體元件考古題

請繪出n 型半導體的電子遷移率（electron mobility）對溫度的關係圖並說明其影 響機制。（10 分） 蕭特基二極體（Schottky diode）和pn 二極體都具有整流（rectifying）的特性， 請說明這兩種元件的差異。（10 分）

請說明為什麼直接能隙（direct band gap）的材料可以製作發光的元件，而間接能 隙（indirect band gap）的材料則無法製作發光的元件。（10 分） 發光二極體（Light-emitting diode）和雷射二極體（Laser diode）都是二極體經通 以順向電流後可將電能轉換為光能的元件，試畫出發光二極體和雷射二極體的發 光功率對電流（Light power-current, L-I）特性曲線圖，並解釋這兩種元件的差異。 （10 分）

請說明為什麼高電子遷移率電晶體（High-Electron-Mobility Transistor, HEMT）元 件會具有比較高的電子遷移率？（10 分） 對於金屬- 半導體場效電晶體（Metal-Semiconductor Field-Effect Transistor, MESFET）與高電子遷移率電晶體（High-Electron-Mobility Transistor, HEMT），請 說明它們的通道夾止（Channel Pinch-Off）定義。（10 分）

請說明什麼是熱電子（hot electron）？（10 分） 請說明什麼是片電阻（sheet resistance）？什麼是特定接觸電阻（specific contact resistance）？並說明它們的單位。（10 分）

以矽材料的pn 二極體為例，如果對此pn 二極體施加順向偏壓，內建能障（built- in potential）會隨著施加順向偏壓的增加而減少，如果施加的順向偏壓接近或大於 內建能障的電壓值，此pn 二極體的內建能障會等於零嗎？請說明原因。（10 分） 當pn 二極體工作在逆向偏壓，會得到非常小的逆向飽和電流，約在nA 至pA 的 電流值，請說明此逆向飽和電流的產生機制。（10 分）