高考申論題
105年
[電子工程] 半導體工程
第 一 題
📖 題組：
若有一理想 n 型矽半導體與一理想矽 pn 接面二極體，其元件結構如圖 2 所示。（每小題 10 分，共 20 分） ㈠請繪出此兩個元件於照光（光能量>矽能隙寬度）前與後的 I-V 特性曲線。 ㈡比較兩個元件於照光下的 I-V 曲線，說明其不同處及造成兩者差異之原因。
若有一理想 n 型矽半導體與一理想矽 pn 接面二極體，其元件結構如圖 2 所示。（每小題 10 分，共 20 分） ㈠請繪出此兩個元件於照光（光能量>矽能隙寬度）前與後的 I-V 特性曲線。 ㈡比較兩個元件於照光下的 I-V 曲線，說明其不同處及造成兩者差異之原因。
📝 此題為申論題，共 2 小題
小題 (一)
請繪出此兩個元件於照光（光能量>矽能隙寬度）前與後的 I-V 特性曲線。（10 分）
思路引導 VIP
面對此題，首先區分元件的物理本質：n型半導體為純電阻，無內建電場；pn接面二極體具有空乏區與內建電場。接著帶入光電效應的影響：照光產生電子電洞對，對電阻而言是增加電導率（改變斜率），對pn接面則是產生反向光電流（曲線平移）。
小題 (二)
比較兩個元件於照光下的 I-V 曲線，說明其不同處及造成兩者差異之原因。（10 分）
思路引導 VIP
看到比較照光前後的 I-V 曲線，應立刻聯想到「光電導效應（Photoconductive effect）」與「光伏效應（Photovoltaic effect）」。解題關鍵在於指出元件內部「有無內建電場」；內建電場的存在會分離光激發載子，導致 pn 接面產生光電流並使曲線下移，而均勻的 n 型半導體僅因載子濃度增加而降低電阻（改變斜率）。