電子工程 109 年電子元件考古題

考慮在半導體中電場對載子傳導的影響。在低電場的狀況下，說明何謂 移動率（mobility）？請舉出兩種載子散射機制，並討論其與溫度的關係。 若加大電場，載子的傳導會出現什麼現象？（20分）

就一個理想的金屬、半導體接面：（每小題10分，共20分） 請以工作函數（work function）、電子親和力（affinity）、費米能階（Fermi level）界定蕭基接面（Schottky contact）與歐姆接面（Ohmic contact）。 在達成熱平衡的條件下，分別說明蕭基接面與歐姆接面電荷分布的狀 態，並據以推論其電壓電流特性。

說明SRH 復合模型（Shockley-Reed-Hall recombination model）的物理機 制。並說明在一個PN 接面二極體中，此種復合對電流傳導的影響；分 別就順偏壓、逆偏壓兩種狀態做出說明。（20分）

一個半導體PN 接面，P 與N 側的雜質濃度分別為NA 與ND，且NA>>ND。 半導體的本質濃度（intrinsic carrier density）為ni，介電係數為ε。此外 令k 為波茲曼常數，T 為絕對溫度。（每小題10分，共20分） 求取在熱平衡條件下的內建電位（built-in potential）Vbi 表示式。 以空乏近似法（depletion approximation），求取熱平衡下的空乏區寬度 （depletion width）W 表示式。

考慮一個npn 雙極性電晶體（bipolar junction transistor），基極的寬度為 W，電子在基極的擴散常數為D，復合生命期（recombination lifetime） 為τ。其中電子的擴散長度L = (Dτ)1/2>>W。若電晶體的基射極順偏注入 的電子濃度為np；而基集極為零偏壓。令單位電荷為q。求集極電流密度 與基極電流密度，以及基極的傳導因子（transport factor）表示式。（20分）