高考申論題
112年
[電子工程] 半導體工程
第 一 題
📝 此題為申論題，共 2 小題
小題 (一)
請以數學表示式定義 p-n 接面之「內建電位(Vbi, built-in potential)」。(5分)
思路引導 VIP
看到這題，應直覺聯想到 p-n 接面達到熱平衡時，費米能階 (Fermi level) 必須對齊，導致能帶彎曲，其彎曲量即對應內建電位 Vbi。作答時除了精確寫出公式外，務必逐一條列解釋公式中所有物理符號（如熱電壓、摻雜濃度等）的意義，這是拿滿 5 分的關鍵。
小題 (二)
請繪出 p-n 接面其分別在逆向偏壓、順向偏壓之能帶圖(energy-band diagram),並說明其整流(rectification)特性。(10分)
思路引導 VIP
面對p-n接面能帶圖題型，首先聯想「費米能階(Fermi level)的相對移動」：順向偏壓時外加電場抵銷內建電場，位能障壁降低，n區能帶相對下降；逆向偏壓則相反，障壁升高。整流特性的解釋必須切入「多數載子擴散(指數增加)」與「少數載子漂移(極微小)」的物理機制差異。