题目
若某半导体材料的禁带宽度E_g增大,本征载流子浓度ni会如何变化?A. 减小B. 增大C. 先增大后减小D. 不变
若某半导体材料的禁带宽度$E_g$增大,本征载流子浓度$ni$会如何变化?
A. 减小
B. 增大
C. 先增大后减小
D. 不变
题目解答
答案
A. 减小
解析
本题考查半导体物理中禁带宽度与本征载流子浓度的关系。解题思路是先明确本征载流子浓度的计算公式,再分析禁带宽度增大时对本征载流子浓度的影响。
本征载流子浓度 $n_i$ 的计算公式为:
$n_i = \sqrt{N_cN_v}e^{-\frac{E_g}{2kT}}$
其中,$N_c$ 是导带底的有效状态密度,$N_v$ 是价带顶的有效状态密度,$E_g$ 是禁带宽度,$k$ 是玻尔兹曼常数,$T$ 是绝对温度。
在温度 $T$ 一定的情况下,$N_c$、$N_v$、$k$ 均为常数。当禁带宽度 $E_g$ 增大时,$-\frac{E_g}{2kT}$ 的值会变小。
因为指数函数 $y = e^x$ 是单调递增函数,所以当指数 $-\frac{E_g}{2kT}$ 变小时,$e^{-\frac{E_g}{2kT}}$ 的值会减小。
又因为 $n_i = \sqrt{N_cN_v}e^{-\frac{E_g}{2kT}}$,$\sqrt{N_cN_v}$ 为常数,所以 $n_i$ 会随着 $e^{-\frac{E_g}{2kT}}$ 的减小而减小。