電子工程 99 年半導體元件物理考古題

請回答下列問題：（25 分） 一、請回答下列問題：（25 分） 定性地繪出半導體電子遷移率（mobility）對溫度的關係，並且說明高低溫區的主 要散射機制。 定性地繪出半導體電子遷移率（mobility）對溫度的關係，並且說明高低溫區的主 要散射機制。 摻雜受體（Acceptor）的半導體，在絕對溫度＝0°K 時，其佛米能階（Fermi level） 位置在何？ 摻雜受體（Acceptor）的半導體，在絕對溫度＝0°K 時，其佛米能階（Fermi level） 位置在何？ 那二個元件物理參數決定MOSFET 的開關（Switching）速度？ 那二個元件物理參數決定MOSFET 的開關（Switching）速度？ pn 二極體在高溫時，功能失效，其原因為何？ pn 二極體在高溫時，功能失效，其原因為何？ 請描述歐傑複合（Auger Recombination）機制，並說明其對半導體雷射二極體操 作的影響。 請描述歐傑複合（Auger Recombination）機制，並說明其對半導體雷射二極體操 作的影響。

由金屬與n型半導體形成一個理想的蕭基界面，金屬的功函數qΦM，半導體的電子親 和力qX，能隙為Eg，摻雜濃度為ND，本質載子濃度為ni，電洞遷移率µp，電子遷移 率µn，電洞擴散常數 Dp，電洞生命期τp：（35 分） 二、由金屬與n型半導體形成一個理想的蕭基界面，金屬的功函數qΦ 熱平衡（Thermal equilibrium）下，蕭基能障高度（Schottky barrier height）qФB及 半導體的內建電位能qVbi為何？ 熱平衡（Thermal equilibrium）下，蕭基能障高度（Schottky barrier height）qФ M，半導體的電子親 和力qX，能隙為Eg，摻雜濃度為ND，本質載子濃度為ni，電洞遷移率µp，電子遷移 率µn，電洞擴散常數 Dp，電洞生命期τp：（35 分） 熱平衡下，半導體接面的電子濃度為何？ 熱平衡下，半導體接面的電子濃度為何？ B及 半導體的內建電位能qVbi為何？ 熱平衡下，半導體接面的電洞濃度為何？ 熱平衡下，半導體接面的電洞濃度為何？ 熱平衡下，半導體空乏區寬度為何？ 熱平衡下，半導體空乏區寬度為何？ 熱平衡下，半導體接面的電洞漂移電流密度（drift current density）大小及方向為 何？ 熱平衡下，半導體接面的電洞漂移電流密度（drift current density）大小及方向為 何？ 在順向偏壓下，半導體的少數載子電流密度大小為何？ 在順向偏壓下，半導體的少數載子電流密度大小為何？ 若更換成具有較大功函數的金屬，此一新的理想蕭基二極體，在順向偏壓下，多 數載子電流與少數載子電流的比值，與原有的蕭基二極體相較，何者較大？原因 何在？ 若更換成具有較大功函數的金屬，此一新的理想蕭基二極體，在順向偏壓下，多 數載子電流與少數載子電流的比值，與原有的蕭基二極體相較，何者較大？原因 何在？

一個理想的p-Si/SiO2/n-Si (SOS)電容，在溫度T＝300°K，受體（acceptor）濃度（p型 區）NA＝施體（donor）濃度（n型區）ND = ni × e10 cm-3，ni 是矽的本質載子濃度， SiO2的厚度tox，電容面積A：（20 分） 三、一個理想的p-Si/SiO 當外加偏壓VG＝？時，電容達到平帶（flat-band）條件。 當外加偏壓V 2/n-Si (SOS)電容，在溫度T＝300°K，受體（acceptor）濃度（p型 區）NA＝施體（donor）濃度（n型區）ND = ni × e10 cm-3，ni 是矽的本質載子濃度， SiO2的厚度tox，電容面積A：（20 分） 在高的順向偏壓下（VG > 5 V），試繪出電容的能帶圖（energy band diagram）及 電荷分佈圖（block charge diagram）。 在高的順向偏壓下（V G＝？時，電容達到平帶（flat-band）條件。 在高的逆向偏壓下，試繪出電容的能帶圖及電荷分佈圖。 在高的逆向偏壓下，試繪出電容的能帶圖及電荷分佈圖。 G > 5 V），試繪出電容的能帶圖（energy band diagram）及 電荷分佈圖（block charge diagram）。 p-Si SiO2 n-Si 試繪出高頻電容電壓圖，並算出圖中的最大與最小電容值。 試繪出高頻電容電壓圖，並算出圖中的最大與最小電容值。 VG 99年公務人員特種考試海岸巡防人員考試、99年公務人員特種考試基層警察人員考試、 99年公務人員特種考試關務人員考試、99年公務人員特種考試經濟部專利商標審查人員考試、 99年第一次公務人員特種考試司法人員考試及99年國軍上校以上軍官轉任公務人員考試試題 類(科)別： 電子工程 全一張 （背面） E kBT/2 Ec nmax n(E)

試證明n型非簡併（non-degenerate）半導體電子濃度分佈n(E)的最大值位於導帶最 低能位（Conduction-band minimum）Ec的上方kBT/2。（20 分）