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常用半导体元件习题及答案

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第5章常用半导体元件习题

5.1晶体二极管

一、填空题:

1.半导体材料的导电能力介于和之间,二极管是将

封装起来,并分别引出和两个极。

2.二极管按半导体材料可分为和,按内部结构可分为_和,按用途分类有、、四种。3.二极管有、、、四种状态,PN 结具有性,即。4.用万用表(R×1K档)测量二极管正向电阻时,指针偏转角度,测量反向电阻时,指针偏转角度。

5.使用二极管时,主要考虑的参数为和二极管的反向击穿是指。

6.二极管按PN结的结构特点可分为是型和型。

7.硅二极管的正向压降约为 V,锗二极管的正向压降约为 V;硅二极管的死区电压约为 V,锗二极管的死区电压约为 V。

8.当加到二极管上反向电压增大到一定数值时,反向电流会突然增大,此现象称为现象。

9.利用万用表测量二极管PN结的电阻值,可以大致判别二极管的、和PN结的材料。

二、选择题:

1. 硅管和锗管正常工作时,两端的电压几乎恒定,分别分为( )。

A.0.2-0.3V 0.6-0.7V

B. 0.2-0.7V

0.3-0.6V

C.0.6-0.7V 0.2-0.3V

D. 0.1-0.2V

0.6-0.7V

的大小为( )。

2.判断右面两图中,U

AB

A. 0.6V 0.3V

B. 0.3V 0.6V

C. 0.3V 0.3V

D. 0.6V 0.6V

3.用万用表检测小功率二极管的好坏时,应将万用表欧姆档拨到()

Ω档。

A.1×10

B. 1×1000

C. 1×102或1×103

D. 1×105

4. 如果二极管的正反向电阻都很大,说明 ( ) 。

A. 内部短路

B. 内部断路

C. 正常

D. 无法确定

5. 当硅二极管加0.3V正向电压时,该二极管相当于( ) 。

A. 很小电阻

B. 很大电阻

C.短路

D. 开路

6.二极管的正极电位是-20V,负极电位是-10V,则该二极管处于()。

A.反偏 B.正偏 C.不变D. 断路

7.当环境温度升高时,二极管的反向电流将()

A.增大 B.减小 C.不变D. 不确定

8.PN结的P区接电源负极,N区接电源正极,称为()偏置接法。

A.正向 B.反向 C.零

9.二极管正向导通的条件是其正向电压值()。

A.大于0 B.大于0.3V

C.大于0.7V D.大于死区电压

10.点接触型二极管比较适用于()。

A.大功率整流 B.小信号检波 C.大电流开关

11.面接触型二极管比较适用于()。

A.大功率整流 B.高频检波 C.小电流开关

12.当硅二极管加上0.4V正向电压时,该二极管相当于()。

A. 很小电阻

B. 很大电阻

C.短路

D. 开路

三、判断题:

1.由P型半导体引出的电极是二极管的正极。()

2.硅二极管的反向漏电流比锗二极管的反向漏电流大。()

3.二极管的最高反向电压就是该管的反向击穿电压。()

4.用万用表不同的电阻档测量正反向电阻,读数是不同的。()

5.一般情况下,硅二极管的死区电压小于锗二极管的死区电压。()

6.当二极管加反向电压时,二极管将有很小的反向电流通过。()

7.当二极管的电流—电压关系特性可大概理解为正向导通、反向截止的特性。()

8.当二极管加正向电压时,二极管将有很大的正向电流通过,这个正向电流是由P型和N型半导体中多数载流子的扩散运动形成的。()9.当反向电压小于反向击穿电压时,二极管的反向电流极小;当反向电压大于反向击穿电压后,其反向电流迅速增大。

10.利用二极管的正向特性较陡的特点也能起到稳压作用。()

11.二极管电压—电流曲线描绘出了电流随时间变化的关系。()

12.当加在二极管两端的电压一定时,流经二极管的电流还会随环境温度的改变而改变。()

四、简答题

1.如何用万用表测量一个没有标明极性的二极管,并判断为何种材料制成以及质量好坏。

2. 分析与判断:如图所示,VD均为理想二极管,试判断二极管的工作状态并求U

3、根据下图所示的电路,输入电压为U

i ,若开关S在t

1

时刻闭合,在t

2

时刻断开,

试画出负载电压U

L

波形。

5.2 三极管

一、填空题:

1、半导体三极管是由极极极三个电极,结___________结两个PN结构成。

2、要使三极管具有电流放大作用,发射结必须加电压,集电结必须加电压。

3、三极管按其内部结构分为和两种类型

4、三极管三个电极的电流存在关系。

5、三极管有三个工作状态,即、和状态,状态具有放大作用。

6、三极管工作在截止状态时,相当于开关;工作在饱和状态时,相当于开关。

7、晶体三极管作共射组态时,其输入特性与二极管类似,但其输出特性较为复杂,可分为放大区外,还有区和区。

8.晶体管接材料分为_____________和_____________两种,按PN结的组成方式分为_____________和__________两种,晶体管有三个极,分别为___________、___________、和____________,它有___________PN结,分别为_____________和_____________。

9.晶体管具有_________、__________、_________三种状态,它们各自的条件是_____________、_____________、_____________。

10.晶体管的电流放大作用,是通过改变_____________电流来控制_________电流的,其实质是以_____________的变化来控制___________________变化。11.晶体管各极之间的电流分配关系式为_____________,且三者的大小取决于_____________的变化,晶体管的放大系数β=_____________。

12.晶体管饱和时,如同一个开关处于_____________状态,相当于_________,晶体管截止状态时,相当于处于_____________状态,相当于_________。,13.在模拟电路中,晶体管主要工作在_____________状态,在数字电路中,晶体管主要工作在_____________和_____________状态。

14.硅晶体管和饱和电压降为__________V,锗管的饱和电压降为____________;当晶体管的电流放大系数太大时,会使晶体管的性能_____________。

15.晶体管的穿透电流I CEO是在基极开路时,由_____________流向______________的电流,它随温度的增高而_____________。

二、选择题:

1、三极管作放大管时一般工作在()。

A.放大区

B. 截止区

C. 饱和区

2、一三极管三个极的对地电位分别有VC=3.3V,VE=3V,VB=3.7V,则该管工作在()。

A. 放大区

B. 饱和区

C.截止区

3、一三极管三个极的对地电位分别是6V,5.4V,9V,则该管是()。

A. NPN硅管

B. NPN锗管

C.PNP硅管

4、下列是三极管各个极的电位,处于放大状态的三极管为。

A.V

B =0.7V V

E

=0V V

C

=0.3V

B.V

B =-6.7V V

E

=-7.4V V

C

=-4V

C.V

B =-3V V

E

=0V V

C

=6V

5. NPN的管型的I

E

方向是( )。

A. I E向管内

B. I E管内可向管外

C. I E向管外

D.均不对

6. NPN型晶体管处于放大状态,三个管脚的电压为V1=3V,V2=8V,V3=2. 7V,则三个管脚分别是( )。

A. C B E

B. B C E

C. B E C

D. E B C

7. PNP型晶体管,V B=-4.7V V E=-4V V C=-4.3V 管子处于 ( )状态。

A.饱和

B. 放大

C.截止

D. 不定

8. 晶体管工作在( )状态时,I C=βI B才成立。

A.饱和

B. 放大

C.截止

D. 所有

9.用万用表的红表笔接触某晶体管的一只管脚,黑表笔分别接触另两只脚,测得的电阻均较小,说明该晶体管是()。

A. PNP

B. NPN

C. NNP

D. NPN或PNP

10. 当晶体管饱和时( )。

A. I C不随I B而变化

B.I B增大引起I C变化增大

C. I B增大引起I C减小

D.无法确定

11. 三极管放大作用的实质是( )。

A. 三极管可以把小电流变成大电流

B. 三极管可以把小电流变成大电压

C.三极管可以用较小的电流控制较大的电流

D. 以上说法均不对12.用直流电压表测量处于放大状态中的一只NPN型晶体管,各电极对地的电位分别为V1=2V,V2=6V,V3=2.7V,则该晶体管各脚的名称是()

A.脚1为C,脚2为B,脚3为E

B.脚1为E,脚2为C,脚3为B

C.脚1为B,脚2为E,脚3为C

13.测得电路中一个PNP型三极管的3个电极电位分别为:UB=-4.7V,UC =-4.3V,UE=-4V,则可判定该三极管工作在( )

A.截止区

B.饱和区

C.放大区

14.三极管的电流放大系数β,随温度的升高会( )

A.减小

B.增大

C.不变

15.NPN型晶体管处于放大状态时,各极电位关系是( )

A.VC>VE>VB

B. VC> VB > VE

C. VC

D. VC

16.当三极管集电极电流大于它的最大允许电流ICM时,该管子( )

A.放大能力降低

B.必定过热至烧毁

C. 仍能正常工作

D. 被击穿

三、判断题:

1.晶体管由两个PN结组成,所以可以用两个二极管反向连接起来充当晶体管使用。()

2.若晶体管发射结处于正向偏置,则其一定处于截止状态。()

3.发射结处于正向偏置的晶体管,其一定是工作于放大状态。()

4.当三极管发射结、集电结都正偏时具有放大作用。()

5. 晶体三极管具有能量放大作用。()

6.当晶体管的发射结和集电结都处于正偏状态时,晶体管一定工作在饱和区。()

7.有一晶体管接在电路中,测得它得三个管脚电位分别为10.5V、6V、6.7V,说明这个晶体管是PNP管。()

8.一般说来,晶体管的交流电流放大系数β随温度的变化而变化,温度升高,β增大。()

9.晶体管的发射区和集电区是由同一种杂质半导体(N型的或P型)构成,故E极和C极可以互换使用。()

四、简答题

1.如何使用万用表判别晶体管管型与管脚以及质量好坏。

2.测得工作在放大状态下的三极管的两个电极电流如图所示,

则(1)另一个电极的电流是多少?其方向是流入还是流出管

子?(2)①②③脚分别是什么电级?该管管型是什么,该管的

β为多少?

5.3 晶闸管

一、填空题:

1、普通晶闸管又叫,内部有 PN结,,外部有三个电极,分别是

极极和极。

2、晶闸管的工作状态有正向状态,正向状态和反向

状态。

3、晶闸管可以等效成一个型晶体管和一个型晶体管的复合电

路。

4、晶闸管导通的条件是在阳极加电压的同时,在控制极加电

压。

5、要使晶闸管关断必须使阳极电流减小到低于。

6、某半导体器件的型号为KP50—7的,其中KP表示该器件的名称为,

50表示,7表示。

7、按负载的性质不同,晶闸管可控整流电路的负载分为性负载,

性负载和负载三大类。

8、当晶闸管可控整流的负载为大电感负载时,负载两端的直流电压平均值

会,解决的办法就是在负载的两端接一个。

9、在晶闸管两端并联的RC回路是用来防止损坏晶闸管的。

二、选择题:

1、普通晶闸管内部有()PN结。

A. 一个,

B. 二个,

C. 三个,

D. 四个

2、晶闸管可控整流电路中的控制角α减小,则输出的电压平均值会()。

A. 不变,

B. 增大,

C. 减小。

3、晶闸管可整流电路中直流端的蓄电池或直流电动机应该属于()负载。

A. 电阻性,

B. 电感性,

C. 反电动势。

4、晶闸管在电路中的门极正向偏压()愈好。

A. 愈大,

B. 愈小,

C. 不变

5、压敏电阻在晶闸管整流电路中主要是用来()。

A. 分流,

B. 降压,

C. 过电压保护,

D. 过电流保护。

6、普通晶闸管的通态电流(额定电流)是用电流的()来表示的。

A. 有效值

B. 最大值

C. 平均值

7、普通的单相半控桥可整流装置中一共用了()晶闸管。

A. 一只,

B. 二只,

C. 三只,

D. 四只。

8、双向晶闸管是用于交流电路中的,其外部有()电极。

A. 一个,

B. 两个,

C. 三个,

D. 四个。

9、可控整流电路的功率大于4kW,宜采用()整流电路。

A. 单相半波可控

B. 单相全波可控

C. 三相可控

10、三相可控整流与单相可控整流相比较,输出直流电压的纹波系数()。

A.三相的大,

B.单相的大,

C.一样大。

三、判断题:

1.晶闸管的控制极仅在触发晶闸管导通时起作用。()

2.晶闸管的控制极加上触发信号后,晶闸管就导通。()

3.当晶闸管阳极电压为0时,晶闸管就马上关断。()

4.加在晶闸管控制极上的触发电压,一般不准超过10V。()

5. 只要阳极电流小于维持电流,晶闸管就关断。()

6.有人说,晶闸管可理解为受控制的二极管。()

7.只要给晶闸管加足够大的正向电压,没有控制信号也能导通。()

四、简答题

1.晶闸管的正常导通条件是什么?晶闸管的关断条件是什么?如何实现?。

2. 对晶闸管的触发电路有哪些要求?。

3、正确使用晶闸管应该注意哪些事项?。

第5章常用半导体元件答案

5.1晶体二极管

一、填空题:

1.导体 绝缘体 PN 阳 阴2.硅二极管 锗二极管 点接触型 面接触型 普通二极管稳压二极管 发光二极管 变容二极管3.死区 正向偏置 正向导通 反向截止 反向击穿 单向导电性 正向偏置导通反向偏置截止4.较大较小5.最大反向电压U RM 最大整流电流I FM 当反向电压增加到一定数值时,反向电流将会

急剧增加6. 点接触型 、面接触型 7. 0.7、0.3、0.5、0.1 8.反向击穿

9. 正反向 、好坏、极性

二、选择题:

1.C 2.D 3.C 4.B 5.B 6.A 7.A 8.B 9.D 10.B11.A 12. B

三、判断题:

1.√ 2.× 3.× 4.√ 5.×6.√ 7.√ 8.√ 9.√10.√11.×12.√

四、简答题

1. 答:将万用表置于R ×100K 或 R ×1K 挡,将两表笔分别接二极管的两极,测得一次电阻值较小,一次电阻值较大(两次相差几百倍),较小的一次为正向电阻,黑表笔(—表)是二极管的正极(注意:万用表的黑表笔与表内的电池正极相连);用测量管压降的方法来判断,硅管压降约0.5—0.7V ,锗管压降约0.1—0.3V ;正向电阻越小越好,反向电阻越大越好,当两者都很小时,内部短路,当两者都很大时,内部断路。

2.答:3.(a)VD 导通,U 0=-3V(b)VD 截止,U 0=-6V (c) VD1导通,U 0=-0V ,VD2截

止(d) VD2优先导通U 0=-3V ,VD1截止。

3.答:略。

5.2 三极管

一、填空题:

1.发射极、基极、集电极;发射结、集电结 2. 正向,反向 3. PNP ,NPN

4. 5.

放大、饱和、截止,放大6.断开,闭合 7.截止、饱和 8.硅晶体管 锗晶体管 NPN PNP 集电极 发射极 基极 两个 集电结 发射结

9.放大饱和截止 发射结正偏反射结反偏 发射结正偏反射结正偏 发射结反偏反射结反偏10.基极 集电极 基极电流较小 集电极电流较大11.I E =I B +I C 、I E I C / I B 12.闭合 短路 断开 开路13.放大 饱和 截止14.0.3V 0.1V 不稳定

15.集电极 发射极 升高

二、选择题:

1.A 2.B 3.A 4.B 5.D 6.B 7.A 8.A 9.A 10.A 11.C 12. B 13. B 14.

B 15.B 16. A

三、判断题:

1.× 2.× 3.× 4.× 5.×6.√ 7. 8.√ 9.×

四、简答题

1.答:①判管型:将万用表置于R ×100K R ×1K 挡,先假设某管脚为基极,将黑表笔与它相接,红表笔分别与另两极相接,若测得两次电阻都很小,为NPN ,否则为PNP

②确定发射极和集电极

黑表笔接基极,红表笔接集电极和发射极,然后再对调测量,如果二次阻值相差很大,则说明三极管质量好,相差不大,已经饱和,不偏转,已截止。

b c e i i i +=

2.答:4.4.05mA, 流出管子;①为基极②为集电极③发射极NPN β=80

5.3 晶闸管

一、填空题:

1.可控硅、2 、阳极A、阴极K、门极G 2.阻断、导通、阻断3.NPN、PNP 4.正向、触发 5.维持电流 6.普通晶闸管、额定电流50A、额定电压100V。 7.电阻、电感、反电动势 8.减小、并接、续流二极管 9.关断过电压

二、选择题:

1.C 2.B 3.C 4.B 5.C 6.C 7.A 8.C 9.C 10.B

三、判断题:

1.√ 2.× 3.× 4.√ 5. √6.√ 7.×

四、简答题

1.答:当晶闸管阳极上加有正向电压的同时,在门极上施加适当的触发电压,晶闸管就正常导通;当晶闸管的阳极电流小于维持电流时,就关断。只要让加在晶闸管两端的阳极电压减小到零或让其反向,就可以让晶闸管关断。。

2.答:为了让晶闸管变流器准确无误地工作要求触发电路送出的触发信号应有足够大的电压和功率;门极正向偏压愈小愈好;触发脉冲的前沿要陡、宽度应满足要求;要能满足主电路移相范围的要求;触发脉冲必须与晶闸管的阳极电压取得同步。

3.答:由于晶闸管的过电流、过电压承受能力比一般电机电器产品要小的多,使用中除了要采取必要的过电流、过电压等保护措施外,在选择晶闸管额定电压、电流时还应留有足够的安全余量。另外,使用中的晶闸管时还应严格遵守规定要求。此外,还要定期对设备进行维护,如清除灰尘、拧紧接触螺钉等。严禁用兆欧表检查晶闸管的绝缘情况。

半导体物理学试题库完整

一.填空题 1.能带中载流子的有效质量反比于能量函数对于波矢的_________.引入有效质量的意义在于其反映了晶体材料的_________的作用。(二阶导数.内部势场) 2.半导体导带中的电子浓度取决于导带的_________(即量子态按能量如何分布)和_________(即电子在不同能量的量子态上如何分布)。(状态密度.费米分布函数) 3.两种不同半导体接触后, 费米能级较高的半导体界面一侧带________电.达到热平衡后两者的费米能级________。(正.相等) 4.半导体硅的价带极大值位于空间第一布里渊区的中央.其导带极小值位于________方向上距布里渊区边界约0.85倍处.因此属于_________半导体。([100]. 间接带隙) 5.间隙原子和空位成对出现的点缺陷称为_________;形成原子空位而无间隙原子的点缺陷称为________。(弗仑克耳缺陷.肖特基缺陷) 6.在一定温度下.与费米能级持平的量子态上的电子占据概率为_________.高于费米能级2kT能级处的占据概率为_________。(1/2.1/1+exp(2)) 7.从能带角度来看.锗、硅属于_________半导体.而砷化稼属于_________半导体.后者有利于光子的吸收和发射。(间接带隙.直接带隙) 8.通常把服从_________的电子系统称为非简并性系统.服从_________的电子系统称为简并性系统。(玻尔兹曼分布.费米分布) 9. 对于同一种半导体材料其电子浓度和空穴浓度的乘积与_________有关.而对于不同的半导体材料其浓度积在一定的温度下将取决于_________的大小。(温度.禁带宽度) 10. 半导体的晶格结构式多种多样的.常见的Ge和Si材料.其原子均通过共价键四面体相互结合.属于________结构;与Ge和Si晶格结构类似.两种不同元素形成的化合物半导体通过共价键四面体还可以形成_________和纤锌矿等两种晶格结构。(金刚石.闪锌矿) 11.如果电子从价带顶跃迁到导带底时波矢k不发生变化.则具有这种能带结构的半导体称为_________禁带半导体.否则称为_________禁带半导体。(直接.间接) 12. 半导体载流子在输运过程中.会受到各种散射机构的散射.主要散射机构有_________、 _________ 、中性杂质散射、位错散射、载流子间的散射和等价能谷间散射。(电离杂质的散射.晶格振动的散射) 13. 半导体中的载流子复合可以有很多途径.主要有两大类:_________的直接复合和通过禁带内的_________进行复合。(电子和空穴.复合中心)

常用半导体器件复习题

第1章常用半导体器件 一、判断题(正确打“√”,错误打“×”,每题1分) 1.在N型半导体中,如果掺入足够量的三价元素,可将其改型成为P型半导体。()2.在N型半导体中,由于多数载流子是自由电子,所以N型半导体带负电。()3.本征半导体就是纯净的晶体结构的半导体。() 4.PN结在无光照、无外加电压时,结电流为零。() 5.使晶体管工作在放大状态的外部条件是发射结正偏,且集电结也是正偏。()6.晶体三极管的β值,在任何电路中都是越大越好。( ) 7.模拟电路是对模拟信号进行处理的电路。( ) 8.稳压二极管正常工作时,应为正向导体状态。( ) 9.发光二极管不论外加正向电压或反向电压均可发光。( ) 10.光电二极管外加合适的正向电压时,可以正常发光。( ) 一、判断题答案:(每题1分) 1.√; 2.×; 3.√; 4.√; 5.×; 6.×; 7.√; 8.×; 9.×; 10.×。

二、填空题(每题1分) 1.N型半导体中的多数载流子是电子,P型半导体中的多数载流子是。2.由于浓度不同而产生的电荷运动称为。 3.晶体二极管的核心部件是一个,它具有单向导电性。 4.二极管的单向导电性表现为:外加正向电压时,外加反向电压时截止。5.三极管具有放大作用的外部条件是发射结正向偏置,集电结偏置。6.场效应管与晶体三极管各电极的对应关系是:场效应管的栅极G对应晶体三极管的基极b,源极S对应晶体三极管,漏极D对应晶体三极管的集电极c。7.PN结加正向电压时,空间电荷区将。 8.稳压二极管正常工作时,在稳压管两端加上一定的电压,并且在其电路中串联一支限流电阻,在一定电流围表现出稳压特性,且能保证其正常可靠地工作。 9.晶体三极管三个电极的电流I E 、I B 、I C 的关系为:。 10.发光二极管的发光颜色决定于所用的,目前有红、绿、蓝、黄、橙等颜色。 二、填空题答案:(每题1分) 1.空穴 2.扩散运动 3.PN结 4.导通 5.反向 6.发射机e 7.变薄 8.反向 9.I E =I B +I C 10.材料 三、单项选择题(将正确的答案题号及容一起填入横线上,每题1分)

半导体物理学-(第七版)-习题答案分解

3-7.(P 81)①在室温下,锗的有效状态密度Nc =1.05×1019cm -3,Nv =5.7×1018cm -3 ,试求锗的载流子有效质量m n *和m p * 。计算77k 时的Nc 和Nv 。已知300k 时,Eg =0.67eV 。77k 时Eg =0.76eV 。求这两个温度时锗的本征载流子浓度。②77k ,锗的电子浓度为1017 cm -3 ,假定浓度为零,而Ec -E D =0.01eV,求锗中施主浓度N D 为多少? [解] ①室温下,T=300k (27℃),k 0=1.380×10-23J/K ,h=6.625×10-34 J·S, 对于锗:Nc =1.05×1019cm -3,Nv=5.7×1018cm -3 : ﹟求300k 时的Nc 和Nv : 根据(3-18)式: Kg T k Nc h m h T k m Nc n n 3123 32 19 234032 2*32 3 0* 100968.5300 1038.114.32)21005.1()10625.6(2)2()2(2---?=??????=?=??=ππ根据(3-23)式: Kg T k Nv h m h T k m Nv p p 3123 3 2 18 2340 32 2 *32 3 0*1039173.33001038.114.32)2107.5()10625.6(2)2()2(2---?=??????=?=??=ππ﹟求77k 时的Nc 和Nv : 19192 3 23'233 2 30* 3 2 30*'10365.11005.1)30077()'(;)'()2(2) '2(2?=??===??=c c n n c c N T T N T T h T k m h T k m N N ππ 同理: 17182 3 23' 1041.7107.5)300 77()'(?=??==v v N T T N ﹟求300k 时的n i : 13181902 11096.1)052 .067 .0exp()107.51005.1()2exp()(?=-???=- =T k Eg NcNv n i 求77k 时的n i : 723 1918 1902 110094.1)77 1038.12106.176.0exp()107.51005.1()2exp()(---?=?????-???=-=T k Eg NcNv n i ②77k 时,由(3-46)式得到: Ec -E D =0.01eV =0.01×1.6×10-19;T =77k ;k 0=1.38×10-23;n 0=1017;Nc =1.365×1019cm -3 ; ;==-1619 2231917200106.610 365.12)]771038.12106.101.0exp(10[2)]2exp([??????????-=-Nc T k E Ec n N D D [毕] 3-8.(P 82)利用题7所给的Nc 和Nv 数值及Eg =0.67eV ,求温度为300k 和500k 时,含施主浓度N D =5×1015cm -3,受主浓度N A =2×109cm -3的锗中电子及空穴浓度为多少? [解]1) T =300k 时,对于锗:N D =5×1015cm -3,N A =2×109cm -3:

半导体材料导论结课复习题

半导体材料复习题 1、半导体材料有哪些特征? 答:半导体在其电的传导性方面,其电导率低于导体,而高于绝缘体。 (1)在室温下,它的电导率在103~10-9S/cm之间,S为西门子,电导单位,S=1/ρ(Ω. cm) ;一般金属为107~104S/cm,而绝缘体则<10-10,最低可达10-17。同时,同一种半导体材料,因其掺入的杂质量不同,可使其电导率在几个到十几个数量级的范围内变化,也可因光照和射线辐照明显地改变其电导率;而金属的导电性受杂质的影响,一般只在百分之几十的范围内变化,不受光照的影响。 (2)当其纯度较高时,其电导率的温度系数为正值,即随着温度升高,它的电导率增大;而金属导体则相反,其电导率的温度系数为负值。 (3)有两种载流子参加导电。一种是为大家所熟悉的电子,另一种则是带正电的载流子,称为空穴。而且同一种半导体材料,既可以形成以电子为主的导电,也可以形成以空穴为主的导电。在金属中是仅靠电子导电,而在电解质中,则靠正离子和负离子同时导电。 2、简述半导体材料的分类。 答:对半导体材料可从不同的角度进行分类例如: 根据其性能可分为高温半导体、磁性半导体、热电半导体; 根据其晶体结构可分为金刚石型、闪锌矿型、纤锌矿型、黄铜矿型半导体; 根据其结晶程度可分为晶体半导体、非晶半导体、微晶半导体, 但比较通用且覆盖面较全的则是按其化学组成的分类,依此可分为:元素半导体、化合物半导体和固溶半导体三大类。 3、化合物半导体和固溶体半导体有哪些区别。 答:由两个或两个以上的元素构成的具有足够的含量的固体溶液,如果具有半导体性质,就称为固溶半导体,简称固溶体或混晶。固溶半导体又区别于化合物半导体,因后者是靠其价键按一定化学配比所构成的。固溶体则在其固溶度范围内,其组成元素的含量可连续变化,其半导体及有关性质也随之变化。 4、简述半导体材料的电导率与载流子浓度和迁移率的关系。 答:s = nem 其中: n为载流子浓度,单位为个/cm3; e 为电子的电荷,单位为C(库仑),e对所有材料都是一样,e=1.6×10-19C 。 m为载流子的迁移率,它是在单位电场强度下载流子的运动速度,单位为cm2/V.s; 电导率s的单位为S/cm(S为西门子)。 5、简述霍尔效应。 答:将一块矩形样品在一个方向通过电流,在与电流的垂直方向加上磁场(H),那么在样品的第三个方向就可以出现电动势,称霍尔电动势,此效应称霍尔效应。 6、用能带理论阐述导体、半导体和绝缘体的机理。 答:按固体能带理论,物质的核外电子有不同的能量。根据核外电子能级的不同,把它们的能级划分为三种能带:导带、禁带和价带(满带)。 在禁带里,是不允许有电子存在的。禁带把导带和价带分开,对于导体,它的大量电子处于导带,能自由移动。在电场作用下,成为载流子。因此,导体载流子的浓度很大。 对绝缘体和半导体,它的电子大多数都处于价带,不能自由移动。但在热、光等外界因素的作用下,可以使少量价带中的电子越过禁带,跃迁到导带上去成为载流子。 绝缘体和半导体的区别主要是禁的宽度不同。半导体的禁带很窄,(一般低于3eV),绝缘体的禁带宽一些,电子的跃迁困难得多。因此,绝缘体的载流子的浓度很小。导电性能很弱。实际绝缘体里,导带里的电子

半导体物理学练习题(刘恩科)

第一章半导体中的电子状态 例1.证明:对于能带中的电子,K状态和-K状态的电子速度大小相等,方向相反。即:v(k)= -v(-k),并解释为什么无外场时,晶体总电流等于零。 解:K状态电子的速度为: (1)同理,-K状态电子的速度则为: (2)从一维情况容易看出: (3)同理 有: (4) (5) 将式(3)(4)(5)代入式(2)后得: (6)利用(1)式即得:v(-k)= -v(k)因为电子占据某个状态的几率只同该状态的能量有关,即:E(k)=E(-k)故电子占有k状态和-k状态的几率相同,且v(k)=-v(-k)故这两个状态上的电子电流相互抵消,晶体中总电流为零。 例2.已知一维晶体的电子能带可写成: 式中,a为晶格常数。试求: (1)能带的宽度; (2)能带底部和顶部电子的有效质量。 解:(1)由E(k)关 系 (1)

(2) 令得: 当时,代入(2)得: 对应E(k)的极小值。 当时,代入(2)得: 对应E(k)的极大值。 根据上述结果,求得和即可求得能带宽度。 故:能带宽度 (3)能带底部和顶部电子的有效质量: 习题与思考题: 1 什么叫本征激发?温度越高,本征激发的载流子越多,为什么?试定性说明之。 2 试定性说明Ge、Si的禁带宽度具有负温度系数的原因。 3 试指出空穴的主要特征。 4 简述Ge、Si和GaAs的能带结构的主要特征。

5 某一维晶体的电子能带为 其中E0=3eV,晶格常数a=5×10-11m。求: (1)能带宽度; (2)能带底和能带顶的有效质量。 6原子中的电子和晶体中电子受势场作用情况以及运动情况有何不同?原子中内层电子和外层电子参与共有化运动有何不同? 7晶体体积的大小对能级和能带有什么影响? 8描述半导体中电子运动为什么要引入“有效质量”的概念?用电子的惯性质量 描述能带中电子运动有何局限性? 9 一般来说,对应于高能级的能带较宽,而禁带较窄,是否如此?为什么? 10有效质量对能带的宽度有什么影响?有人说:“有效质量愈大,能量密度也愈大,因而能带愈窄。”是否如此?为什么? 11简述有效质量与能带结构的关系? 12对于自由电子,加速反向与外力作用反向一致,这个结论是否适用于布洛赫电子? 13从能带底到能带顶,晶体中电子的有效质量将如何变化?外场对电子的作用效果有什么不同? 14试述在周期性势场中运动的电子具有哪些一般属性?以硅的本征激发为例,说明半导体能带图的物理意义及其与硅晶格结构的联系? 15为什么电子从其价键上挣脱出来所需的最小能量就是半导体的禁带宽度?16为什么半导体满带中的少量空状态可以用具有正电荷和一定质量的空穴来描述? 17有两块硅单晶,其中一块的重量是另一块重量的二倍。这两块晶体价带中的能级数是否相等?彼此有何联系? 18说明布里渊区和k空间等能面这两个物理概念的不同。 19为什么极值附近的等能面是球面的半导体,当改变存储反向时只能观察到一个共振吸收峰? 第二章半导体中的杂质与缺陷能级 例1.半导体硅单晶的介电常数=11.8,电子和空穴的有效质量各为= 0.97, =0.19和=0.16,=0.53,利用类氢模型估计: (1)施主和受主电离能; (2)基态电子轨道半径 解:(1)利用下式求得和。

半导体器件物理 试题库

半导体器件试题库 常用单位: 在室温(T = 300K )时,硅本征载流子的浓度为 n i = 1.5×1010/cm 3 电荷的电量q= 1.6×10-19C μn =1350 2cm /V s ? μp =500 2 cm /V s ? ε0=8.854×10-12 F/m 一、半导体物理基础部分 (一)名词解释题 杂质补偿:半导体内同时含有施主杂质和受主杂质时,施主和受主在导电性能上有互相抵消 的作用,通常称为杂质的补偿作用。 非平衡载流子:半导体处于非平衡态时,附加的产生率使载流子浓度超过热平衡载流子浓度, 额外产生的这部分载流子就是非平衡载流子。 迁移率:载流子在单位外电场作用下运动能力的强弱标志,即单位电场下的漂移速度。 晶向: 晶面: (二)填空题 1.根据半导体材料内部原子排列的有序程度,可将固体材料分为 、多晶和 三种。 2.根据杂质原子在半导体晶格中所处位置,可分为 杂质和 杂质两种。 3.点缺陷主要分为 、 和反肖特基缺陷。 4.线缺陷,也称位错,包括 、 两种。 5.根据能带理论,当半导体获得电子时,能带向 弯曲,获得空穴时,能带 向 弯曲。 6.能向半导体基体提供电子的杂质称为 杂质;能向半导体基体提供空穴的杂 质称为 杂质。 7.对于N 型半导体,根据导带低E C 和E F 的相对位置,半导体可分为 、弱简 并和 三种。 8.载流子产生定向运动形成电流的两大动力是 、 。

9.在Si-SiO 2系统中,存在 、固定电荷、 和辐射电离缺陷4种基 本形式的电荷或能态。 10.对于N 型半导体,当掺杂浓度提高时,费米能级分别向 移动;对于P 型半 导体,当温度升高时,费米能级向 移动。 (三)简答题 1.什么是有效质量,引入有效质量的意义何在?有效质量与惯性质量的区别是什么? 2.说明元素半导体Si 、Ge 中主要掺杂杂质及其作用? 3.说明费米分布函数和玻耳兹曼分布函数的实用范围? 4.什么是杂质的补偿,补偿的意义是什么? (四)问答题 1.说明为什么不同的半导体材料制成的半导体器件或集成电路其最高工作温度各不相同? 要获得在较高温度下能够正常工作的半导体器件的主要途径是什么? (五)计算题 1.金刚石结构晶胞的晶格常数为a ,计算晶面(100)、(110)的面间距和原子面密度。 2.掺有单一施主杂质的N 型半导体Si ,已知室温下其施主能级D E 与费米能级F E 之差为 1.5B k T ,而测出该样品的电子浓度为 2.0×1016cm -3,由此计算: (a )该样品的离化杂质浓度是多少? (b )该样品的少子浓度是多少? (c )未离化杂质浓度是多少? (d )施主杂质浓度是多少? 3.室温下的Si ,实验测得430 4.510 cm n -=?,153510 cm D N -=?, (a )该半导体是N 型还是P 型的? (b )分别求出其多子浓度和少子浓度。 (c )样品的电导率是多少? (d )计算该样品以本征费米能级i E 为参考的费米能级位置。 4.室温下硅的有效态密度1932.810 cm c N -=?,1931.110 cm v N -=?,0.026 eV B k T =,禁带 宽度 1.12 eV g E =,如果忽略禁带宽度随温度的变化

半导体物理学第五章习题答案

第五章习题 1. 在一个n 型半导体样品中,过剩空穴浓度为1013cm -3, 空穴的寿命为100us 。计算空穴的复合率。 2. 用强光照射n 型样品,假定光被均匀地吸收,产生过剩载流子,产生率为,空 穴寿命为。 (1)写出光照下过剩载流子所满足的方程; (2)求出光照下达到稳定状态时的过载流子浓度。 3. 有一块n 型硅样品,寿命是1us ,无光照时电阻率是10??cm 。今用光照射该样品,光被半导体均匀的吸收,电子-空穴对的产生率是1022cm -3s-1,试计算光照下样品的电阻率,并求电导中少数在流子的贡献占多大比例 s cm p U s cm p U p 31710 10010 313/10U 100,/10613 ==?= ====?-??-τ τμτ得:解:根据?求:已知:τ τ τ ττ g p g p dt p d g Ae t p g p dt p d L L t L =?∴=+?-∴=?+=?+?-=?∴-. 00 )2()(达到稳定状态时,方程的通解:梯度,无飘移。 解:均匀吸收,无浓度cm s pq nq q p q n pq np cm q p q n cm g n p g p p n p n p n p n L /06.396.21.0500106.1101350106.11010.0:101 :1010100 .19 16191600'000316622=+=???+???+=?+?++=+=Ω=+==?==?=?=+?-----μμμμμμσμμρττ光照后光照前光照达到稳定态后

4. 一块半导体材料的寿命=10us ,光照在材料中会产生非平衡载流子,试求光照突然停止20us 后,其中非平衡载流子将衰减到原来的百分之几 5. n 型硅中,掺杂浓度N D =1016cm -3, 光注入的非平衡载流子浓度n=p=1014cm -3。计算无光照和有光照的电导率。 6. 画出p 型半导体在光照(小注入)前后的能带图,标出原来的的费米能级和光照时的准费米能级。 % 2606.38.006.3500106.1109. ,.. 32.0119 161 0' '==???=?∴?>?Ω==-σσ ρp u p p p p cm 的贡献主要是所以少子对电导的贡献献 少数载流子对电导的贡Θ。 后,减为原来的光照停止%5.1320%5.13) 0() 20()0()(1020 s e p p e p t p t μτ ==???=?--cm s q n qu p q n p p p n n n cm p cm n cm p n cm n K T n p n i /16.21350106.110:,/1025.2,10/10.105.1,30019160000003403160314310=???=≈+=?+=?+=?===?=??==---μμσ无光照则设半导体的迁移率) 本征 空穴的迁移率近似等于的半导体中电子、 注:掺杂有光照131619140010(/19.20296.016.2)5001350(106.11016.2)(: --=+=+???+≈+?++=+=cm cm s nq q p q n pq nq p n p n p n μμμμμμσ

半导体材料(精)

半导体材料 概要 半导体材料(semiconductor material) 导电能力介于导体与绝缘体之间的物质称为半导体。半导体材料是一类具有半导体性能、可用来制作半导体器件和集成电的电子材料,其电阻率在10(U-3)~10(U-9)欧姆/厘米范围内。半导体材料的电学性质对光、热、电、磁等外界因素的变化十分敏感,在半导体材料中掺入少量杂质可以控制这类材料的电导率。正是利用半导体材料的这些性质,才制造出功能多样的半导体器件。半导体材料是半导体工业的基础,它的发展对半导体技术的发展有极大的影响。半导体材料按化学成分和内部结构,大致可分为以下几类。1.元素半导体有锗、硅、硒、硼、碲、锑等。50年代,锗在半导体中占主导地位,但锗半导体器件的耐高温和抗辐射性能较差,到60年代后期逐渐被硅材料取代。用硅制造的半导体器件,耐高温和抗辐射性能较好,特别适宜制作大功率器件。因此,硅已成为应用最多的一种增导体材料,目前的集成电路大多数是用硅材料制造的。2.化合物半导体由两种或两种以上的元素化合而成的半导体材料。它的种类很多,重要的有砷化镓、磷化锢、锑化锢、碳化硅、硫化镉及镓砷硅等。其中砷化镓是制造微波器件和集成电的重要材料。碳化硅由于其抗辐射能力强、耐高温和化学稳定性好,在航天技术领域有着广泛的应用。3.无定形半导体材料用作半导体的玻璃是一种非晶体无定形半导体材料,分为氧化物玻璃和非氧化物玻璃两种。这类材料具有良好的开关和记忆特性和很强的抗辐射能力,主要用来制造阈值开关、记忆开关和固体显示器件。4.有机增导体材料已知的有机半导体材料有几十种,包括萘、蒽、聚丙烯腈、酞菁和一些芳香族化合物等,目前尚未得到应用。 特性和参数半导体材料的导电性对某些微量杂质极敏感。纯度很高的半导体材料称为本征半导体,常温下其电阻率很高,是电的不良导体。在高纯半导体材料中掺入适当杂质后,由于杂质原子提供导电载流子,使材料的电阻率大为降低。这种掺杂半导体常称为杂质半导体。杂质半导体靠导带电子导电的称N型半导体,靠价带空穴导电的称P型半导体。不同类型半导体间接触(构成PN结)或半导体与金属接触时,因电子(或空穴)浓度差而产生扩散,在接触处形成位垒,因而这类接触具有单向导电性。利

半导体物理学题库20121229

1.固体材料可以分为 晶体 和 非晶体 两大类,它们之间的主要区别是 。 2.纯净半导体Si 中掺V 族元素的杂质,当杂质电离时释放 电子 。这种杂质称 施主 杂质;相应的半 导体称 N 型半导体。 3.半导体中的载流子主要受到两种散射,它们分别是 电离杂质散射 和 晶格振动散射 。前者在 电离施 主或电离受主形成的库伦势场 下起主要作用,后者在 温度高 下起主要作用。 4.当半导体中载流子浓度的分布不均匀时,载流子将做 扩散 运动;在半导体存在外加电压情况下,载 流子将做 漂移 运动。 5.对n 型半导体,如果以E F 和E C 的相对位置作为衡量简并化与非简并化的标准,那末, 为非 简并条件; 为弱简并条件; 简并条件。 6.空穴是半导体物理学中一个特有的概念,它是指: ; 7.施主杂质电离后向 带释放 ,在材料中形成局域的 电中心;受主杂质电离后 带释放 , 在材料中形成 电中心; 8.半导体中浅能级杂质的主要作用是 ;深能级杂质所起的主要作用 。 9. 半导体的禁带宽度随温度的升高而__________;本征载流子浓度随禁带宽度的增大而__________。 10.施主杂质电离后向半导体提供 ,受主杂质电离后向半导体提供 ,本征激发后向半导体提 供 。 11.对于一定的n 型半导体材料,温度一定时,较少掺杂浓度,将导致 靠近Ei 。 12.热平衡时,半导体中电子浓度与空穴浓度之积为常数,它只与 和 有关,而与 、 无关。 A. 杂质浓度 B. 杂质类型 C. 禁带宽度 D. 温度 12. 指出下图各表示的是什么类型半导体? 13.n o p o =n i 2标志着半导体处于 平衡 状态,当半导体掺入的杂质含量改变时,乘积n o p o 改变否? 不 变 ;当温度变化时,n o p o 改变否? 改变 。 14.非平衡载流子通过 复合作用 而消失, 非平衡载流子的平均生存时间 叫做寿命τ,寿命 τ与 复合中心 在 禁带 中的位置密切相关,对于强p 型和 强n 型材料,小注入时寿命τn 为 ,寿命τp 为 . 15. 迁移率 是反映载流子在电场作用下运动难易程度的物理量, 扩散系数 是反映有浓度梯度时载流子 运动难易程度的物理量,联系两者的关系式是 q n n 0=μ ,称为 爱因斯坦 关系式。 16.半导体中的载流子主要受到两种散射,它们分别是电离杂质散射 和 晶格振动散射 。前者在 电离施主或电离受主形成的库伦势场 下起主要作用,后者在 温度高 下起主要作用。 17.半导体中浅能级杂质的主要作用是 影响半导体中载流子浓度和导电类型 ;深能级杂质所起的主 要作用 对载流子进行复合作用 。

半导体物理习题与解答

第一篇 习题 半导体中的电子状态 1-1、 什么叫本征激发?温度越高,本征激发的载流子越多,为什么?试定性说 明之。 1-2、 试定性说明Ge 、Si 的禁带宽度具有负温度系数的原因。 1-3、 试指出空穴的主要特征。 1-4、简述Ge 、Si 和GaAS 的能带结构的主要特征。 1-5、某一维晶体的电子能带为 [])sin(3.0)cos(1.01)(0ka ka E k E --= 其中E 0=3eV ,晶格常数a=5х10-11m 。求: (1) 能带宽度; (2) 能带底和能带顶的有效质量。 第一篇 题解 半导体中的电子状态 诺 编 1-1、 解:在一定温度下,价带电子获得足够的能量(≥E g )被激发到导带成为 导电电子的过程就是本征激发。其结果是在半导体中出现成对的电子-空穴对。 如果温度升高,则禁带宽度变窄,跃迁所需的能量变小,将会有更多的电子被激发到导带中。 1-2、 解:电子的共有化运动导致孤立原子的能级形成能带,即允带和禁带。温

度升高,则电子的共有化运动加剧,导致允带进一步分裂、变宽;允带变宽,则导致允带与允带之间的禁带相对变窄。反之,温度降低,将导致禁带变宽。 因此,Ge、Si的禁带宽度具有负温度系数。 1-3、解:空穴是未被电子占据的空量子态,被用来描述半满带中的大量电子的集体运动状态,是准粒子。主要特征如下: A、荷正电:+q; B、空穴浓度表示为p(电子浓度表示为n); C、E P=-E n D、m P*=-m n*。 1-4、解: (1)Ge、Si: a)Eg (Si:0K) = 1.21eV;Eg (Ge:0K) = 1.170eV; b)间接能隙结构 c)禁带宽度E g随温度增加而减小; (2)GaAs: a)E g(300K) 第二篇习题-半导体中的杂质和缺陷能级 诺编 2-1、什么叫浅能级杂质?它们电离后有何特点? 2-2、什么叫施主?什么叫施主电离?施主电离前后有何特征?试举例说明之,并用能带图表征出n型半导体。

半导体物理学 (第七版) 习题答案

半导体物理习题解答 1-1.(P 32)设晶格常数为a 的一维晶格,导带极小值附近能量E c (k )和价带极大值附近能量E v (k )分别为: E c (k)=0223m k h +022)1(m k k h -和E v (k)= 0226m k h -0 2 23m k h ; m 0为电子惯性质量,k 1=1/2a ;a =0.314nm 。试求: ①禁带宽度; ②导带底电子有效质量; ③价带顶电子有效质量; ④价带顶电子跃迁到导带底时准动量的变化。 [解] ①禁带宽度Eg 根据dk k dEc )(=0232m k h +0 12)(2m k k h -=0;可求出对应导带能量极小值E min 的k 值: k min = 14 3 k , 由题中E C 式可得:E min =E C (K)|k=k min = 2 10 4k m h ; 由题中E V 式可看出,对应价带能量极大值Emax 的k 值为:k max =0; 并且E min =E V (k)|k=k max =02126m k h ;∴Eg =E min -E max =021212m k h =2 02 48a m h =11 28282 2710 6.1)1014.3(101.948)1062.6(----???????=0.64eV ②导带底电子有效质量m n 0202022382322 m h m h m h dk E d C =+=;∴ m n =022 283/m dk E d h C = ③价带顶电子有效质量m ’ 022 26m h dk E d V -=,∴022 2'61/m dk E d h m V n -== ④准动量的改变量 h △k =h (k min -k max )= a h k h 83431= [毕] 1-2.(P 33)晶格常数为0.25nm 的一维晶格,当外加102V/m ,107V/m 的电场时,试分别计算电子自能带 底运动到能带顶所需的时间。 [解] 设电场强度为E ,∵F =h dt dk =q E (取绝对值) ∴dt =qE h dk

半导体器件复习题与参考答案

第二章 1 一个硅p -n 扩散结在p 型一侧为线性缓变结,a=1019cm -4,n 型一侧为均匀掺杂,杂质浓度为3×1014cm -3,在零偏压下p 型一侧的耗尽层宽度为0.8μm,求零偏压下的总耗尽层宽度、建电势和最大电场强度。 解:)0(,22≤≤-=x x qax dx d p S εψ )0(,2 2n S D x x qN dx d ≤≤-=εψ 0),(2)(22 ≤≤--=- =E x x x x qa dx d x p p S εψ n n S D x x x x qN dx d x ≤≤-=- =E 0),()(εψ x =0处E 连续得x n =1.07μm x 总=x n +x p =1.87μm ?? =--=-n p x x bi V dx x E dx x E V 0 516.0)()( m V x qa E p S /1082.4)(25 2max ?-=-= ε,负号表示方向为n 型一侧指向p 型一侧。 2 一个理想的p-n 结,N D =1018cm -3,N A =1016cm -3,τp=τn=10-6s ,器件的面积为1.2×10-5cm -2,计算300K 下饱和电流的理论值,±0.7V 时的正向和反向电流。 解:D p =9cm 2/s ,D n =6cm 2/s cm D L p p p 3103-?==τ,cm D L n n n 31045.2-?==τ n p n p n p S L n qD L p qD J 0 + = I S =A*J S =1.0*10-16A 。 +0.7V 时,I =49.3μA , -0.7V 时,I =1.0*10-16A 3 对于理想的硅p +-n 突变结,N D =1016cm -3,在1V 正向偏压下,求n 型中性区存

常用的半导体材料有哪些

常用的半导体材料有哪些? 晶圆 初入半导体行业为了尽快入门,我们必须对这个行业的主要物料做一个详细的了解,因为制造业的结构框架是人机料法环测。物料是非常关键的一部分,特别是对于半导体这类被人家卡脖子的行业更要牢记于心,尽快摆脱西方的围堵,但是基础材料这块需要长时间的积累,短期我们很难扭转当下这种憋屈的局面。 在半导体产业中,材料和设备是基石,是推动集成电路技术创新的引擎。半导体材料在产业链中处于上游环节,和半导体设备一样,也是芯片制造的支撑性行业,所有的制造和封测工艺都会用到不同的半导体材料。 半导体材料一般均具有技术门槛高、客户认证周期长、供应链上下游联系紧密、行业集中度高、技术门槛高和产品更新换代快的特点,目前高端产品市场份额多为海外企业垄断,国产化率较低,寡头垄断格局一定程度制约

了国内企业快速发展。华为事件的发生发展告诉我们半导体材料国产替代已经非常紧迫了。 半导体材料细分行业多,芯片制造工序中各单项工艺均配套相应材料。按应用环节划分,半导体材料主要可分为制造材料和封装材料。在晶圆制造材料中,硅片及硅基材料占比最高,约占31%,其次依次为光掩模板14%,电子气体14%,光刻胶及其配套试剂12%,CMP抛光材料7%,靶材3%,以及其他材料占13%。 在半导体封装材料中,封装基板占比最高,占40%。其次依次为引线框架15%、键合丝15%、包封材料13%、陶瓷基板11%、芯片粘合材料4%、以及其他封装材料2%。封装材料中的基板的作用是保护芯片、物理支撑、连接芯片与电路板、散热。陶瓷封装体用于绝缘打包。包封树脂粘接封装载体、同时起到绝缘、保护作用。芯片粘贴材料用于粘结芯片与电路板。封装方面相对难度要低一点,所以我们国家的半导体企业主要集中在封测这一后工艺领域。 半导体材料中前端材料市场增速远高于后端材料,前端材料的增长归功于各种前端技术的积极使用,如极紫外(EUV)曝光,原子层沉积(ALD)和等离子体化学气相沉积(PECVD)等。

1章 常用半导体器件题解

第一章 常用半导体器件 自 测 题 一、判断下列说法是否正确,用“√”和“×”表示判断结果填入空内。 (1)在N 型半导体中如果掺入足够量的三价元素,可将其改型为P 型半导体。( √ ) (2)因为N 型半导体的多子是自由电子,所以它带负电。( × ) (3)PN 结在无光照、无外加电压时,结电流为零。( √ ) (4)处于放大状态的晶体管,集电极电流是多子漂移运动形成的。 ( ×) (5)结型场效应管外加的栅-源电压应使栅-源间的耗尽层承受反向电压,才能保证其R G S 大的特点。( ) (6)若耗尽型N 沟道MOS 管的U G S 大于零,则其输入电阻会明显变小。( ) 解:(1)√ (2)× (3)√ (4)× (5)√ (6)× 二、选择正确答案填入空内。 (1)PN 结加正向电压时,空间电荷区将 A 。 A. 变窄 B. 基本不变 C. 变宽(加上正向电压时,内电场被削弱,空间电荷区变窄) (2)设二极管的端电压为U ,则二极管的电流方程是 C 。 A. I S e U B. T U U I e S C. )1e (S -T U U I (3)稳压管的稳压区是其工作在 C 。 A. 正向导通 B.反向截止 C.反向击穿 (4)当晶体管工作在放大区时,发射结电压和集电结电压应为 B 。 A. 前者反偏、后者也反偏 B. 前者正偏、后者反偏 C. 前者正偏、后者也正偏 (5)U G S =0V 时,能够工作在恒流区的场效应管有 。 A. 结型管 B. 增强型MOS 管 C. 耗尽型MOS 管 解:(1)A (2)C (3)C (4)B (5)A C

三、写出图T1.3所示各电路的输出电压值,设二极管导通电压U D=0.7V。 图T1.3 解:U O1≈1.3V,U O2=0,U O3≈-1.3V,U O4≈2V,U O5≈1.3V, U O6≈-2V。 四、已知稳压管的稳压值U Z=6V,稳定电流的最小值I Z m i n=5mA。求图T1.4所示电路中U O1和U O2各为多少伏。 图T1.4 解:U O1=6V,U O2=5V。

半导体物理学刘恩科习题答案权威修订版(DOC)

半导体物理学 刘恩科第七版习题答案 ---------课后习题解答一些有错误的地方经过了改正和修订! 第一章 半导体中的电子状态 1.设晶格常数为a 的一维晶格,导带极小值附近能量E c (k)和价带极大值附近能量E V (k)分别 为: 2 20122021202236)(,)(3Ec m k m k k E m k k m k V - =-+= 0m 。试求:为电子惯性质量,nm a a k 314.0,1==π (1)禁带宽度; (2)导带底电子有效质量; (3)价带顶电子有效质量; (4)价带顶电子跃迁到导带底时准动量的变化 解:10 9 11010 314.0=-?= =π π a k (1) J m k m k m k E k E E m k k E E k m dk E d k m k dk dE J m k Ec k k m m m dk E d k k m k k m k dk dE V C g V V V V c C 17 31 210340212012202 1210 12202220 21731 2 103402 12102 02022210120210*02.110 108.912)1010054.1(1264)0()43(6)(0,0600610*05.310108.94)1010054.1(4Ec 430 382324 3 0) (232------=????==-=-== =<-===-==????===>=+== =-+= 因此:取极大值处,所以又因为得价带: 取极小值处,所以:在又因为:得:由导带:

04 32 2 2*8 3)2(1 m dk E d m k k C nC === s N k k k p k p m dk E d m k k k k V nV /1095.71010054.143 10314.0210625.643043)() ()4(6 )3(2510349 3410 4 3 002 2 2*1 1 ----===?=???=?? ??=-=-=?=- ==ππ 所以:准动量的定义: 2. 晶格常数为0.25nm 的一维晶格,当外加102V/m ,107 V/m 的电场时,试分别计算电子自能 带底运动到能带顶所需的时间。 解:根据:t k qE f ??== 得qE k t -?=? s a t s a t 137 19282 199 3421911028.810106.1) 0(1028.810106.11025.0210625.610106.1)0(-------?=??--=??=??-?-??=??--=?π π ππ 第二章 半导体中杂质和缺陷能级 7. 锑化铟的禁带宽度Eg=0.18eV ,相对介电常数εr =17,电子的有效质量 *n m =0.015m 0, m 0为电子的惯性质量,求①施主杂质的电离能,②施主的弱束缚电子基态轨道半径。

半导体材料的分类及应用

半导体材料的分类及应用

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半导体材料的分类及应用 能源、材料与信息被认为是当今正在兴起的新技术革命的三大支柱。材料方面, 电子材料的进展尤其引人注目。以大规模和超大规模集成电路为核心的电脑的问世极大地推动了现代科学技术各个方面的发展,一个又一个划时代意义的半导体生产新工艺、新材料和新仪器不断涌现, 并迅速变成生产力和生产工具,极大地推动了集成电路工业的高速发展。半导体数字集成电路、模拟集成电路、存储器、专用集成电路和微处理器,无论是在集成度和稳定可靠性的提高方面, 还是在生产成本不断降低方面都上了一个又一个新台阶,有力地促进了人类在生物工程、航空航天、工业、农业、商业、科技、教育、卫生等领域的全面发展, 也大大地方便和丰富了人们的日常生活。半导体集成电路的发展水平, 是衡量一个国家的经济实力和科技进步的主要标志之一, 然而半导体材料又是集成电路发展的一个重要基石。“半体体材料”作为电子材料的代表,在生产实践的客观需求刺激下, 科技工作者已经发现了数以千计的具有半导体特性的材料, 并正在卓有成效在研究、开发和利用各种具有特殊性能的材料。 1 元素半导体 周期表中有12 种具有半导体性质的元素( 见下表) 。但其中S、P、As、Sb 和I 不稳定,易发挥; 灰Sn在室温下转变为白Sn, 已金属;B、C的熔点太高, 不易制成单晶; T e 十分稀缺。这样只剩下Se、Ge 和Si 可供实用。半导体技术的早期( 50 年代以前) 。

半导体物理学试题及答案

半导体物理学试题及答案 半导体物理学试题及答案(一) 一、选择题 1、如果半导体中电子浓度等于空穴浓度,则该半导体以( A )导电为主;如果半导体中电子浓度大于空穴浓度,则该半导体以( E )导电为主;如果半导体中电子浓度小于空穴浓度,则该半导体以( C )导电为主。 A、本征 B、受主 C、空穴 D、施主 E、电子 2、受主杂质电离后向半导体提供( B ),施主杂质电离后向半导体提供( C ),本征激发向半导体提供( A )。 A、电子和空穴 B、空穴 C、电子 3、电子是带( B )电的( E );空穴是带( A )电的( D )粒子。 A、正 B、负 C、零 D、准粒子 E、粒子 4、当Au掺入Si中时,它是( B )能级,在半导体中起的是( D )的作用;当B掺入Si中时,它是( C )能级,在半导体中起的是( A )的作用。 A、受主 B、深 C、浅 D、复合中心 E、陷阱 5、 MIS结构发生多子积累时,表面的导电类型与体材料的类型( A )。 A、相同 B、不同 C、无关

6、杂质半导体中的载流子输运过程的散射机构中,当温度升高时,电离杂质散射的概率和晶格振动声子的散射概率的变化分别是( B )。 A、变大,变小 ; B、变小,变大; C、变小,变小; D、变大,变大。 7、砷有效的陷阱中心位置(B ) A、靠近禁带中央 B、靠近费米能级 8、在热力学温度零度时,能量比EF小的量子态被电子占据的概率为( D ),当温度大于热力学温度零度时,能量比EF小的量子态被电子占据的概率为( A )。 A、大于1/2 B、小于1/2 C、等于1/2 D、等于1 E、等于0 9、如图所示的P型半导体MIS结构的C-V特性图中,AB段代表( A),CD段代表( B )。 A、多子积累 B、多子耗尽 C、少子反型 D、平带状态 10、金属和半导体接触分为:( B )。 A、整流的肖特基接触和整流的欧姆接触 B、整流的肖特基接触和非整流的欧姆接触 C、非整流的肖特基接触和整流的欧姆接触 D、非整流的肖特基接触和非整流的欧姆接触 11、一块半导体材料,光照在材料中会产生非平衡载

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