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2015半导体物理器件期末考试试题(全)

2015半导体物理器件期末考试试题(全)
2015半导体物理器件期末考试试题(全)

半导体物理器件原理(期末试题大纲)

指导老师:陈建萍

一、简答题(共6题,每题4分)。

代表试卷已出的题目

1、耗尽区:半导体内部净正电荷和净负电荷区域,因为它不存在任何可动的电荷,为耗尽区(空间电荷区的另一种称呼)。

2、势垒电容:由于耗尽区内的正负电荷在空间上分离而具有的电容充放电效应,即反偏Fpn结的电容。

3、Pn结击穿:在特定的反偏电压下,反偏电流迅速增大的现象。、欧姆接触:金属半导体接触电阻很低,且在结两边都能形成电流的接触。

5、饱和电压:栅结耗尽层在漏端刚好夹断时所加的漏源电压。

6、阈值电压:达到阈值反型点所需的栅压。

7、基区宽度调制效应:随C-E结电压或C-B结电压的变化,中性基区宽度的变化。

8、截止频率:共发射极电流增益的幅值为1时的频率。

9、厄利效应:基带宽度调制的另一种称呼(晶体管有效基区宽度随集电结偏置电压的变化而变化的一种现象)

10、隧道效应:粒子穿透薄层势垒的量子力学现象。

11、爱因斯坦关系:扩散系数和迁移率的关系:

12、扩散电容:正偏pn结内由于少子的存储效应而形成的电容。

13、空间电荷区:冶金结两侧由于n区内施主电离和p区内受主电离

而形成的带净正电荷和净负电荷的区域。

14、单边突变结:冶金结的一侧的掺杂浓度远大于另一侧的掺杂浓度的pn结。

15、界面态:氧化层--半导体界面处禁带宽度中允许的电子能态。

16、平带电压:平带条件发生时所加的栅压,此时在氧化层下面的半导体中没有空间电荷区。

17、阈值反型点:反型电荷密度等于掺杂浓度时的情形。

18、表面散射:当载流子在源极和源漏极漂移时,氧化层--半导体界面处载流子的电场吸引作用和库伦排斥作用。

19、雪崩击穿:由雪崩倍增效应引起的反向电流的急剧增大,称为雪崩击穿。

20、内建电场:n区和p区的净正电荷和负电荷在冶金结附近感生出的电场叫内建电场,方向由正电荷区指向负电荷区,就是由n区指向p区。

21、齐纳击穿:在重掺杂pn结内,反偏条件下结两侧的导带和价带离得非常近,以至于电子可以由p区的价带直接隧穿到n区的导带的现象。

22、大注入效应:大注入下,晶体管内产生三种物理现象,既三个效应,分别称为:(1)基区电导调制效应;(2)有效基区扩展效应;

(3)发射结电流集边效应。它们都将造成晶体管电流放大系数的下降。这里将它们统称为大注入效应。

23、电流集边效应:在大电流下,基极的串联电阻上产生一个大的压

降,使得发射极由边缘到中心的电场减小,从而电流密度从中心到边缘逐步增大,出现了发射极电流在靠近基区的边缘逐渐增大,此现象称为发射极电流集边效应,或基区电阻自偏压效应。

24、基区运输因子:共基极电流增益中的一个系数,体现了中性基区中载流子的复合(后面问答题出现了)

25、表面电场效应:半导体中的电导被垂直于半导体表面电场调制的现象。

26、肖特基势垒场效应:当半导体加正向偏压时,半导体—金属势垒高度增大,无电荷流动,形成反偏;在金属上加正向偏压时,半导—金属势垒高度减小,电子从半导体流向金属,形成正偏。

27、发射效率:有效注入电流占发射极总电流的比例。(后面的问答题出现了)

28、反型层:绝缘层和衬底界面上出现和衬底中多数载流子极性相反的电荷,称为反型层。

29、辐射复合:根据能量守恒原则,电子和空穴复合时应释放一定的能量,如果能量以光子的形式放出,这种复合成为辐射复合。

30、光生伏特效应:指光照使不均匀半导体或者半导体和金属结合的不同部位之间产生电位差的现象。

二、画图题。

1、画出零偏、反偏、正偏状态下pn结的能带图

2、画出堆积、平带、耗尽、本征及反型状态下,MOS电容器的能带图,以P/N型,Si为衬底

3、画出平衡状态下金属和P/N型半导体接触图,其中

WmWs,并说明属于何种接触。

4、画出PN结的实际I-V特性图,并说明其和理想情况的区别。

5、画出共源N沟道MOSFET的小信号等效电路,并解释每个电容的物理来源。

参数Cds为漏-衬底Pn结电容,参数Cgst、Cgdt为总栅源电容和总栅漏电容。

三、问答题。

1、空间电荷区宽度和反偏电压的函数关系是什么?为什么空间电荷区宽度随着反偏电压的增大而增大?

原因:在给定的杂质掺杂浓度条件下,耗尽区内的正负电荷要想增加,

空间电荷区的宽度W就必须增大,因此,空间电荷区随着外加反偏电压Vr的增加而展宽。

2、pn结处于正向偏置和反向偏置下,说明其少数载流子的运动规律。答:pn结处于正向偏置下,电子向p区扩散,空穴向n区扩散(少子注入);非平衡少子边扩散边和多子复合,并在扩散长度处基本被全部复合。

Pn结处于反向偏置下,空间电荷区及其边界少子浓度低于平衡值,扩散长度范围内少子向xm内扩散,并在电场作用下漂移进对方电极形成漂移电流。

3、详细说明肖特基二极管和普通二极管的区别。

答:1. I-V关系式形式相同,由于电流输运机制不同,肖特基二极管的电流要比pn结大几个数量级。

2. 相应的肖特基二极管的导通压降也比较低。

3. 因为肖特基二极管是单极性器件,只有多子,少子很少,可认为无少子存储电荷,高频特性好,开关时间短,一般在ps数量级。pn结开关时间在ns数量级。

4、阈值电压的定义,并解释什么是阈值电压的表面势?

答:阈值电压:达到阈值反型点所需的栅压。阈值反型点为对于P 型器件当表面势φs=2φfp时或对于n型器件当表面势φs=2φfn时的期间状态。

阈值电压的表面势:它是体内EFi和表面EFi的势垒高度。5、说明MOS电容器中反型层电荷的产生过程。

6、写出实际MOS阈值电压表达式并说明试中各项的物理意义。

式中第一项是为消除半导体和金属的功函数差的影响,所需要的平带电压;第二项是为了消除绝缘层中正电荷的影响,所需要的平带电压;第三项是当半导体表面开始出现强反型时,半导体空间电荷区中的电荷BQ和金属电极的相应电荷在绝缘层上所产生的电压降,亦即支撑出现强反型时所需要的体电荷BQ所需要的外加电压;第四项是,开始出现强反型层时,半导体表面所需的表面势,也就是跨在空间电荷区上的电压降。

电子科技大学半导体物理期末考试试卷试题答案

电子科技大学二零零六至二零零七学年第一学期期末考试半导体物理课程考试题卷( 120分钟)考试形式:闭卷考试日期200 7年 1 月 14日 注:1、本试卷满分70分,平时成绩满分15分,实验成绩满分15分; 2.、本课程总成绩=试卷分数+平时成绩+实验成绩。 课程成绩构成:平时分,期中分,实验分,期末分 一、选择填空(含多选题)(2×20=40分) 1、锗的晶格结构和能带结构分别是( C )。 A. 金刚石型和直接禁带型 B. 闪锌矿型和直接禁带型 C. 金刚石型和间接禁带型 D. 闪锌矿型和间接禁带型 2、简并半导体是指( A )的半导体。 A、(E C -E F )或(E F -E V )≤0 B、(E C -E F )或(E F -E V )≥0 C、能使用玻耳兹曼近似计算载流子浓度 D、导带底和价带顶能容纳多个状态相同的电子 3、在某半导体掺入硼的浓度为1014cm-3, 磷为1015cm-3,则该半导体为( B )半导体;其有效杂质浓度约为( E )。 A. 本征, B. n型, C. p型, D. 1.1×1015cm-3, E. 9×1014cm-3 4、当半导体材料处于热平衡时,其电子浓度与空穴浓度的乘积为( B ),并且该乘积和(E、F )有关,而与( C、D )无关。 A、变化量; B、常数; C、杂质浓度; D、杂质类型; E、禁带宽度; F、温度 5、在一定温度下,对一非简并n型半导体材料,减少掺杂浓度,会使得( C )靠近中间能级E i ;如果增加掺杂浓度,有可能使得( C )进入( A ),实现重掺杂成为简并半导

体。 A 、E c ; B 、E v ; C 、E F ; D 、 E g ; E 、E i 。 67、如果温度升高,半导体中的电离杂质散射概率和晶格振动散射概率的变化分别是(C )。 A 、变大,变大 B 、变小,变小 C 、变小,变大 D 、变大,变小 8、最有效的复合中心能级的位置在(D )附近,最有利于陷阱作用的能级位置位于(C )附近,并且常见的是( E )陷阱。 A 、E A ; B 、E B ; C 、E F ; D 、 E i ; E 、少子; F 、多子。 9、一块半导体寿命τ=15μs ,光照在材料中会产生非平衡载流子,光照突然停止30μs 后,其中非平衡载流子将衰减到原来的( C )。 A 、1/4 B 、1/e C 、1/e 2 D 、1/2 10、半导体中载流子的扩散系数决定于该材料中的( A )。 A 、散射机构; B 、复合机构; C 、杂质浓度梯度; C 、表面复合速度。 11、下图是金属和n 型半导体接触能带图,图中半导体靠近金属的表面形成了(D )。 A 、n 型阻挡层 B 、p 型阻挡层 C 、p 型反阻挡层 D 、n 型反阻挡层 12、欧姆接触是指( D )的金属-半导体接触。 A 、W ms =0 B 、W ms <0 C 、W ms >0 D 、阻值较小并且有对称而线性的伏-安特性 13、MOS 器件中SiO 2层中的固定表面电荷主要是( B ),它能引起半导体表面层中的能带( C )弯曲,要恢复平带,必须在金属与半导体间加( F )。 A .钠离子; B 硅离子.;C.向下;D.向上;E. 正电压;F. 负电压 二、证明题:(8分) 由金属-SiO 2-P 型硅组成的MOS 结构,当外加的电压使得半导体表面载流子浓度n s 与内部多数载流子浓度P p0相等时作为临界强反型层条件,试证明:此时半导体的表面势为: 证明:设半导体的表面势为V S ,则表面的电子浓度为: 200exp()exp()S i S s p p qV n qV n n KT p KT == (2分) 当n s =p p0时,有:20exp( ),S p i qV p n KT = (1分)

半导体物理学简答题及答案

第一章 1.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。答:原子中的电子是在原子核与电子库伦相互作用势的束缚作用下以电子云的形式存在,没有一个固定的轨道;而晶体中的电子是在整个晶体内运动的共有化电子,在晶体周期性势场中运动。当原子互相靠近结成固体时,各个原子的内层电子仍然组成围绕各原子核的封闭壳层,和孤立原子一样;然而,外层价电子则参与原子间的相互作用,应该把它们看成是属于整个固体的一种新的运动状态。组成晶体原子的外层电子共有化运动较强,其行为与自由电子相似,称为准自由电子,而内层电子共有化运动较弱,其行为与孤立原子的电子相似。 2.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。 答:引进有效质量的意义在于它概括了半导体内部势场的作用,使得在解决半导体中电子在外力作用下的运动规律时,可以不涉及半导体内部势场的作用。惯性质量描述的是真空中的自由电子质量,而不能描述能带中不自由电子的运动,通常在晶体周期性势场作用下的电子惯性运动,成为有效质量 3.一般来说, 对应于高能级的能带较宽,而禁带较窄,是否如此,为什么? 答:不是,能级的宽窄取决于能带的疏密程度,能级越高能带越密,也就是越窄;而禁带的宽窄取决于掺杂的浓度,掺杂浓度高,禁带就会变窄,掺杂浓度低,禁带就比较宽。 4.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?答:有效质量与能量函数对于K的二次微商成反比,对宽窄不同的各个能带,1(k)随k的变化情况不同,能带越窄,二次微商越小,有效质量越大,内层电子的能带窄,有效质量大;外层电子的能带宽,有效质量小。 5.简述有效质量与能带结构的关系;答:能带越窄,有效质量越大,能带越宽,有效质量越小。 6.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; 答:在能带底附近,电子的有效质量是正值,在能带顶附近,电子的有效质量是负值。在外电F作用下,电子的波失K不断改变,f=h(dk/dt),其变化率与外力成正比,因为电子的速度与k有关,既然k状态不断变化,则电子的速度必然不断变化。 7.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,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?答:沿不同的晶向,能量带隙不一样。因为电子要摆脱束缚就能从价带跃迁到导带,这个时候的能量就是最小能量,也就是禁带宽度。 1.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? 答:空穴是一个假想带正电的粒子,在外加电场中,空穴在价带中的跃迁类比当水池中气泡从水池底部上升时,气泡上升相当于同体积的水随气泡的上升而下降。把气泡比作空穴,下降的水比作电子,因为在出现空穴的价带中,能量较低的电子经激发可以填充空穴,而填充了空穴的电子又留下了一个空穴。因此,空穴在电场中运动,实质是价带中多电子系统在电场中运动的另一种描述。因为人们发现,描述气泡上升比描述因气泡上升而水下降更为方便。所以在半导体的价带中,人们的注意力集中于空穴而不是电子。 2.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? 答:相等,没任何关系 3.为什么极值附近的等能面是球面的半导体,当改变磁场方向时只能观察到一个共振吸收峰。答:各向同性。 5.典型半导体的带隙。 一般把禁带宽度等于或者大于2.3ev的半导体材料归类为宽禁带半导体,主要包括金刚石,SiC,GaN,金刚石等。26族禁带较宽,46族的比较小,如碲化铅,硒化铅(0.3ev),35族的砷化镓(1.4ev)。 第二章1.说明杂质能级以及电离能的物理意义。为什么受主、施主能级分别位于价带之上或导带之下,而且电离能的数值较小?答:被杂质束缚的电子或空穴的能量状态称为杂质能级,电子脱离杂质的原子的束缚成为导电电子的过程成为杂质电离,使这个多余的价电子挣脱束缚成为导电电子所需要的能量成为杂质电离能。杂质能级离价带或导带都很近,所以电离能数值小。 2.纯锗,硅中掺入III或Ⅴ族元素后,为什么使半导体电学性能有很大的改变?杂质半导体(p型或n型)应用很广,但为什么我们很强调对半导体材料的提纯?答:因为掺入III或Ⅴ族后,杂质产生了电离,使得到导带中得电子或价带中得空穴增多,增强了半导体的导电能力。极微量的杂质和缺陷,能够对半导体材料的物理性质和化学性质产生决定性的影响,,当然,也严重影响着半导体器件的质量。 4.何谓深能级杂质,它们电离以后有什么特点?答:杂质电离能大,施主能级远离导带底,受主能级远离价带顶。特点:能够产生多次电离,每一次电离相应的有一个能级。 5.为什么金元素在锗或硅中电离后可以引入多个施主或受主能级?答:因为金是深能级杂质,能够产生多次电离,

半导体物理器件期末考试试题(全)

---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 2015半导体物理器件期末考试试题(全) 半导体物理器件原理(期末试题大纲)指导老师:陈建萍一、简答题(共 6 题,每题 4 分)。 代表试卷已出的题目1、耗尽区:半导体内部净正电荷与净负电荷区域,因为它不存在任何可动的电荷,为耗尽区(空间电荷区的另一种称呼)。 2、势垒电容:由于耗尽区内的正负电荷在空间上分离而具有的电容充放电效应,即反偏 Fpn 结的电容。 3、Pn 结击穿:在特定的反偏电压下,反偏电流迅速增大的现象。 4、欧姆接触:金属半导体接触电阻很低,且在结两边都能形成电流的接触。 5、饱和电压:栅结耗尽层在漏端刚好夹断时所加的漏源电压。 6、阈值电压:达到阈值反型点所需的栅压。 7、基区宽度调制效应:随 C-E 结电压或 C-B 结电压的变化,中性基区宽度的变化。 8、截止频率:共发射极电流增益的幅值为 1 时的频率。 9、厄利效应:基带宽度调制的另一种称呼(晶体管有效基区宽度随集电结偏置电压的变化而变化的一种现象) 10、隧道效应:粒子穿透薄层势垒的量子力学现象。 11、爱因斯坦关系:扩散系数和迁移率的关系: 12、扩散电容:正偏 pn 结内由于少子的存储效应而形成的电容。 1/ 11

13、空间电荷区:冶金结两侧由于 n 区内施主电离和 p 区内受主电离

---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 而形成的带净正电荷与净负电荷的区域。 14、单边突变结:冶金结的一侧的掺杂浓度远大于另一侧的掺杂浓度的 pn 结。 15、界面态:氧化层--半导体界面处禁带宽度中允许的电子能态。 16、平带电压:平带条件发生时所加的栅压,此时在氧化层下面的半导体中没有空间电荷区。 17、阈值反型点:反型电荷密度等于掺杂浓度时的情形。 18、表面散射:当载流子在源极和源漏极漂移时,氧化层--半导体界面处载流子的电场吸引作用和库伦排斥作用。 19、雪崩击穿:由雪崩倍增效应引起的反向电流的急剧增大,称为雪崩击穿。 20、内建电场:n 区和 p 区的净正电荷和负电荷在冶金结附近感生出的电场叫内建电场,方向由正电荷区指向负电荷区,就是由 n 区指向 p 区。 21、齐纳击穿:在重掺杂 pn 结内,反偏条件下结两侧的导带与价带离得非常近,以至于电子可以由 p 区的价带直接隧穿到 n 区的导带的现象。 22、大注入效应:大注入下,晶体管内产生三种物理现象,既三个效应,分别称为:(1)基区电导调制效应;(2)有效基区扩展效应; (3)发射结电流集边效应。 它们都将造成晶体管电流放大系数的下降。 3/ 11

半导体物理期末试卷含部分答案

一、填空题 1.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。 2.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。 3.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 。 4.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 . 5. 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。 6.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。 7.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 。 8、有3个硅样品,其掺杂情况分别是:甲 含铝1015cm -3 乙. 含硼和磷各1017 cm -3 丙 含镓1017 cm -3 室温下,这些样品的电阻率由高到低的顺序是 乙 甲 丙 。样品的电子迁移率由高到低的顺序是甲丙乙 。费米能级由高到低的顺序是 乙> 甲> 丙 。 9.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,那么 T k E E F C 02>- 为非简并条件; T k E E F C 020≤-< 为弱简并条件; 0≤-F C E E 为简并条件。 10.当P-N 结施加反向偏压增大到某一数值时,反向电流密度突然开始迅速增大的现象称为 PN 结击穿 ,其种类为: 雪崩击穿 、和 齐纳击穿(或隧道击穿) 。 11.指出下图各表示的是什么类型半导体? 12. 以长声学波为主要散射机构时,电子迁移率μn 与温度的 -3/2 次方成正比 13 半导体中载流子的扩散系数决定于其中的 载流子的浓度梯度 。 14 电子在晶体中的共有化运动指的是 电子不再完全局限在某一个原子上,而是可以从晶胞中某一点自由地运动到其他晶胞内的对应点,因而电子可以在整个晶体中运动 。 二、选择题 1根据费米分布函数,电子占据(E F +kT )能级的几率 B 。 A .等于空穴占据(E F +kT )能级的几率 B .等于空穴占据(E F -kT )能级的几率 C .大于电子占据E F 的几率 D .大于空穴占据 E F 的几率 2有效陷阱中心的位置靠近 D 。 A. 导带底 B.禁带中线 C .价带顶 D .费米能级 3对于只含一种杂质的非简并n 型半导体,费米能级E f 随温度上升而 D 。 A. 单调上升 B. 单调下降 C .经过一极小值趋近E i D .经过一极大值趋近E i 7若某半导体导带中发现电子的几率为零,则该半导体必定_D _。 A .不含施主杂质 B .不含受主杂质 C .不含任何杂质 D .处于绝对零度

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)

半导体物理试卷a答案

一、名词解释(本大题共5题每题4分,共20分) 1. 受主能级:通过受主掺杂在半导体的禁带中形成缺陷能级。正常情况下,此能级为空穴所占据,这个被受主杂质束缚的空穴的能量状态称为受主能级。 2. 直接复合:导带中的电子越过禁带直接跃迁到价带,与价带中的空穴复合,这样的复合过程称为直接复合。 3. 空穴:当满带顶附近产生P0个空态时,其余大量电子在外电场作用下所产生的电流,可等效为P0个具有正电荷q和正有效质量m p,速度为v(k)的准经典粒子所产生的电流,这样的准经典粒子称为空穴。 4. 过剩载流子:在光注入、电注入、高能辐射注入等条件下,半导体材料中会产生高于热平衡时浓度的电子和空穴,超过热平衡浓度的电子△n=n-n0和空穴 △p=p-p0称为过剩载流子。 5.费米能级、化学势 答:费米能级与化学势:费米能级表示等系统处于热平衡状态,也不对外做功的情况下,系统中增加一个电子所引起系统自由能的变化,等于系统的化学势。处于热平衡的系统有统一的化学势。这时的化学势等于系统的费米能级。费米能级和温度、材料的导电类型杂质含量、能级零点选取有关。费米能级标志了电子填充能级水平。费米能级位置越高,说明较多的能量较高的量子态上有电子。随之温度升高,电子占据能量小于费米能级的量子态的几率下降,而电子占据能量大于费米能级的量子态的几率增大。 二、选择题(本大题共5题每题3分,共15分) 1.对于大注入下的直接辐射复合,非平衡载流子的寿命与(D ) A. 平衡载流子浓度成正比 B. 非平衡载流子浓度成正比 C. 平衡载流子浓度成反比 D. 非平衡载流子浓度成反比 2.有3个硅样品,其掺杂情况分别是: 含铝1×10-15cm-3乙.含硼和磷各1×10-17cm-3丙.含镓1×10-17cm-3 室温下,这些样品的电阻率由高到低的顺序是(C ) 甲乙丙 B. 甲丙乙 C. 乙甲丙 D. 丙甲乙3.有效复合中心的能级必靠近( A ) 禁带中部 B.导带 C.价带 D.费米能级4.当一种n型半导体的少子寿命由直接辐射复合决定时,其小注入下的少子寿

2012半导体物理知识点及重点习题总结

基本概念题: 第一章半导体电子状态 1.1 半导体 通常是指导电能力介于导体和绝缘体之间的材料,其导带在绝对零度时全空,价带全满,禁带宽度较绝缘体的小许多。 1.2能带 晶体中,电子的能量是不连续的,在某些能量区间能级分布是准连续的,在某些区间没有能及分布。这些区间在能级图中表现为带状,称之为能带。 1.2能带论是半导体物理的理论基础,试简要说明能带论所采用的理论方法。 答: 能带论在以下两个重要近似基础上,给出晶体的势场分布,进而给出电子的薛定鄂方程。通过该方程和周期性边界条件最终给出E-k关系,从而系统地建立起该理论。 单电子近似: 将晶体中其它电子对某一电子的库仑作用按几率分布平均地加以考虑,这样就可把求解晶体中电子波函数的复杂的多体问题简化为单体问题。 绝热近似: 近似认为晶格系统与电子系统之间没有能量交换,而将实际存在的这种交换当作微扰来处理。

1.2克龙尼克—潘纳模型解释能带现象的理论方法 答案: 克龙尼克—潘纳模型是为分析晶体中电子运动状态和E-k关系而提出的一维晶体的势场分布模型,如下图所示 利用该势场模型就可给出一维晶体中电子所遵守的薛定谔方程的具体表达式,进而确定波函数并给出E-k关系。由此得到的能量分布在k空间上是周期函数,而且某些能量区间能级是准连续的(被称为允带),另一些区间没有电子能级(被称为禁带)。从而利用量子力学的方法解释了能带现象,因此该模型具有重要的物理意义。 1.2导带与价带 1.3有效质量 有效质量是在描述晶体中载流子运动时引进的物理量。它概括了周期性势场对载流子运动的影响,从而使外场力与加速度的关系具有牛顿定律的形式。其大小由晶体自身的E-k 关系决定。 1.4本征半导体 既无杂质又无缺陷的理想半导体材料。

半导体物理学期末复习试题及答案一

一、选择题 1.与绝缘体相比,半导体的价带电子激发到导带所需要的能量 ( B )。 A. 比绝缘体的大 B.比绝缘体的小 C. 和绝缘体的相同 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.对于一定的N型半导体材料,在温度一定时,减小掺杂浓度,费 米能级会( B )。 A.上移 B.下移 C.不变 4.在热平衡状态时,P型半导体中的电子浓度和空穴浓度的乘积为 常数,它和( B )有关 A.杂质浓度和温度 B.温度和禁带宽度 C.杂质浓度和禁带宽度 D.杂质类型和温度 5.· 6.MIS结构发生多子积累时,表面的导电类型与体材料的类型 ( B )。 A.相同 B.不同 C.无关 7.空穴是( B )。 A.带正电的质量为正的粒子 B.带正电的质量为正的准粒子 C.带正电的质量为负的准粒子 D.带负电的质量为负的准粒子 8.砷化稼的能带结构是( A )能隙结构。

A. 直接 B. 间接 9. 将Si 掺杂入GaAs 中,若Si 取代Ga 则起( A )杂质作 用,若Si 取代As 则起( B )杂质作用。 A. 施主 B. 受主 C. 陷阱 D. 复合中心 10. 在热力学温度零度时,能量比F E 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F E 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 11. 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 12. P 型半导体发生强反型的条件( B )。 A. ???? ??=i A S n N q T k V ln 0 B. ??? ? ??≥i A S n N q T k V ln 20 C. ???? ??= i D S n N q T k V ln 0 D. ???? ??≥i D S n N q T k V ln 20 13. - 14. 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

电子科技大学半导体物理期末考试试卷试题答案

电子科技大学二零一零至二零一一学年第一学期期末考试 1.对于大注入下的直接辐射复合,非平衡载流子的寿命与(D ) A. 平衡载流子浓度成正比 B. 非平衡载流子浓度成正比 C. 平衡载流子浓度成反比 D. 非平衡载流子浓度成反比 2.有3个硅样品,其掺杂情况分别是: 甲.含铝1×10-15cm-3乙.含硼和磷各1×10-17cm-3丙.含镓1×10-17cm-3 室温下,这些样品的电阻率由高到低的顺序是(C ) A.甲乙丙 B. 甲丙乙 C. 乙甲丙 D. 丙甲乙 3.题2中样品的电子迁移率由高到低的顺序是( B ) 4.题2中费米能级由高到低的顺序是( C ) 5. 欧姆接触是指( D )的金属一半导体接触 A. W ms = 0 B. W ms < 0 C. W ms > 0 D. 阻值较小且具有对称而线性的伏安特性 6.有效复合中心的能级必靠近( A ) A.禁带中部 B.导带 C.价带 D.费米能级 7.当一种n型半导体的少子寿命由直接辐射复合决定时,其小注入下的少子寿命正比于(C ) A.1/n0 B.1/△n C.1/p0 D.1/△p 8.半导体中载流子的扩散系数决定于其中的( A ) A.散射机构 B. 复合机构 C.杂质浓变梯度 D.表面复合速度 9.MOS 器件绝缘层中的可动电荷是( C ) A. 电子 B. 空穴 C. 钠离子 D. 硅离子 10.以下4种半导体中最适合于制作高温器件的是( D ) A. Si B. Ge C. GaAs D. GaN 二、解释并区别下列术语的物理意义(30 分,7+7+8+8,共4 题) 1. 有效质量、纵向有效质量与横向有效质量(7 分) 答:有效质量:由于半导体中载流子既受到外场力作用,又受到半导体内部周期性势场作用。有效概括了半导体内部周期性势场的作用,使外场力和载流子加速度直接联系起来。在直接由实验测得的有效质量后,可以很方便的解决电子的运动规律。(3分) 纵向有效质量、横向有效质量:由于k空间等能面是椭球面,有效质量各向异性,在回旋共振实验中,当磁感应强度相对晶轴有不同取向时,可以得到为数不等的吸收峰。我们引入纵向有效质量跟横向有效质量表示旋转椭球等能面纵向有效质量和横向有效质量。(4分) 2. 扩散长度、牵引长度与德拜长度(7 分) 答:扩散长度:指的是非平衡载流子在复合前所能扩散深入样品的平均距离。由扩散系数

半导体物理试题总结

半导体物理学考题 A (2010年1月)解答 一、(20分)简述下列问题: 1.(5分)布洛赫定理。 解答:在周期性势场中运动的电子,若势函数V(x)具有晶格的周期性,即:)x (V )na x (V =+, 则晶体中电子的波函数具有如下形式:)x (u e )x (k ikx =ψ,其中,)x (u k 为具有晶格周期性的 函数,即:)x (u )na x (u k k =+ 2.(5分)说明费米能级的物理意义; 试画出N 型半导体的费米能级随温度的变化曲线。 解答: 费米能级E F 是反映电子在各个能级中分布情况的参数。 能量为E F 的量子态被电子占据的几率为1/2。 N 型半导体的费米能级随温度变化曲线如右图所示:(2分) 3、(5分)金属和N 型半导体紧密接触,接触前,二者的真空能级相等,S M W W <。试画出金属— 半导体接触的能带图,标明接触电势差、空间电荷区和内建电场方向。 解答: 4.(5分)比较说明施主能级、复合中心和陷阱在半导体中的作用及其区别。 解答: 施主能级:半导体中的杂质在禁带中产生的距离能带较近的能级。可以通过杂质电离过程向半导体导带提供电子,因而提高半导体的电导率;(1分) 复合中心:半导体中的一些杂质或缺陷,它们在禁带中引入离导带底和价带顶都比较远的局域化能级,非平衡载流子(电子和空穴)可以通过复合中心进行间接复合,因此复合中心很大程度上影响着非平衡载流子的寿命。(1分) 陷阱:是指杂质或缺陷能级对某一种非平衡载流子的显著积累作用,其所俘获的非平衡载流子数目可以与导带或价带中非平衡载流子数目相比拟。陷阱的作用可以显著增加光电导的灵敏度以及使光电导的衰减时间显著增长。(1分) 浅施主能级对载流子的俘获作用较弱;有效复合中心对电子和空穴的俘获系数相差不大,而且,其对非平衡载流子的俘获几率要大于载流子发射回能带的几率。一般说来,只有杂质的能级比费米能级离导带底或价带顶更远的深能级杂质,才能成为有效的复合中心。而有效的陷阱则要求其对电子和空穴的俘获几率必须有很大差别,如有效的电子陷阱,其对电子的俘获几率远大于对空穴的俘获几率,因此才能保持对 C v FN FM E i E ? C i d V

半导体物理期末考试试卷A参考答案与评分标准

电子科技大学二零零 七 至二零零 八 学年第 一 学期期 末 考试 一、选择填空(22分) 1、在硅和锗的能带结构中,在布里渊中心存在两个极大值重合的价带,外面的能带( B ), 对应的有效质量( C ),称该能带中的空穴为( E )。 A. 曲率大; B. 曲率小; C. 大; D. 小; E. 重空穴; F. 轻空穴 2、如果杂质既有施主的作用又有受主的作用,则这种杂质称为( F )。 A. 施主 B. 受主 C.复合中心 D.陷阱 F. 两性杂质 3、在通常情况下,GaN 呈( A )型结构,具有( C ),它是( F )半导体材料。 A. 纤锌矿型; B. 闪锌矿型; C. 六方对称性; D. 立方对称性; E.间接带隙; F. 直接带隙。 4、同一种施主杂质掺入甲、乙两种半导体,如果甲的相对介电常数εr 是乙的3/4, m n */m 0值是乙的2倍,那么用类氢模型计算结果是( D )。 A.甲的施主杂质电离能是乙的8/3,弱束缚电子基态轨道半径为乙的3/4 B.甲的施主杂质电离能是乙的3/2,弱束缚电子基态轨道半径为乙的32/9 C.甲的施主杂质电离能是乙的16/3,弱束缚电子基态轨道半径为乙的8/3 D.甲的施主杂质电离能是乙的32/9,的弱束缚电子基态轨道半径为乙的3/8 5、.一块半导体寿命τ=15μs ,光照在材料中会产生非平衡载流子,光照突然停止30μs 后,其中非平衡载流子将衰减到原来的( C )。 A.1/4 ; B.1/e ; C.1/e 2 ; D.1/2 6、对于同时存在一种施主杂质和一种受主杂质的均匀掺杂的非简并半导体,在温度足够高、n i >> /N D -N A / 时,半导体具有 ( B ) 半导体的导电特性。 A. 非本征 B.本征 7、在室温下,非简并Si 中电子扩散系数D n与ND有如下图 (C ) 所示的最恰当的依赖关系: Dn Dn Dn Dn A B C D 8、在纯的半导体硅中掺入硼,在一定的温度下,当掺入的浓度增加时,费米能级向( A )移动;当掺 ND ND ND ND

2011东南大学半导体物理试卷

共 10 页 第 1 页 东 南 大 学 考 试 卷(卷) 课程名称 半导体物理 考试学期 11-12-2 得分 适用专业 电子科学与技术 考试形式 闭卷 考试时间长度 120分钟 室温下,硅的相关系数:10300.026, 1.510,i k T eV n cm -==? 1932.810c N cm -=? 1931.110v N cm -=?,电子电量191.610e C -=?。 一、 填空题(每空1分,共35分) 1. 半导体中的载流子主要受到两种散射,对于较纯净的半导体 散射起主要作 用,对于杂质含量较多的半导体,温度很低时,______________散射起主要作用。 2.非平衡载流子的复合率 ,t N 代表__________,t E 代表__________,当2i np n -为___________时,半导体存在净复合,当2i np n -_______时,半导体处于热平衡状态。杂质能级位于___________位置时,为最有效复合中心,此杂质称为____________杂质。 3.纯净的硅半导体掺入浓度为17 3 10/cm 的磷,当杂质电离时能产生导电________,此时杂质为_________杂质,相应的半导体为________型。如果再掺入浓度为16 3 10/cm 的硼,半导体是_______型。假定有掺入浓度为15 3 10/cm 的金,则金原子带电状态为__________。 4.当PN 结施加反向偏压,并增到某一数值时,反向电流密度突然__________开始的现象称为击穿,击穿分为___________和___________。温度升高时,________击穿的击穿电压阈值变大。 5. 当半导体中载流子浓度存在_________时,载流子将做扩散运动,扩散流密度与_______成正比,比例系数称为_________;半导体存在电势差时,载流子将做 运动,其运动速度正比于 ,比例系数称为 。 6. GaAs 样品两端加电压使内部产生电场,在某一个电场强度区域,电流密度随电场强度的增大而减小,这区域称为________________,这是由GaAs 的_____________结构决定的。 20() 2t i t i i N C np n U E E n p n ch k T -= ?? -++ ? ??

《半导体物理学》习题库完整

第1章思考题和习题 1. 300K时硅的晶格常数a=5.43?,求每个晶胞所含的完整原子数和原子密度为多少? 2. 综述半导体材料的基本特性及Si、GaAs的晶格结构和特征。 3. 画出绝缘体、半导体、导体的简化能带图,并对它们的导电性能作出定性解释。 4. 以硅为例,简述半导体能带的形成过程。 5. 证明本征半导体的本征费米能级E i位于禁带中央。 6. 简述迁移率、扩散长度的物理意义。 7. 室温下硅的有效态密度Nc=2.8×1019cm-3,κT=0.026eV,禁带宽度Eg=1.12eV,如果忽略禁带宽度随温度的变化,求: (a)计算77K、300K、473K 3个温度下的本征载流子浓度。 (b) 300K本征硅电子和空穴的迁移率分别为1450cm2/V·s和500cm2/V·s,计算本征硅的电阻率是多少? 8. 某硅棒掺有浓度分别为1016/cm3和1018/cm3的磷,求室温下的载流子浓度及费米能级E FN的位置(分别从导带底和本征费米能级算起)。 9. 某硅棒掺有浓度分别为1015/cm3和1017/cm3的硼,求室温下的载流子浓度及费米能级E FP的位置(分别从价带顶和本征费米能级算起)。 10. 求室温下掺磷为1017/cm3的N+型硅的电阻率与电导率。 11. 掺有浓度为3×1016cm-3的硼原子的硅,室温下计算: (a)光注入△n=△p=3×1012cm-3的非平衡载流子,是否为小注入?为什么?

(b)附加光电导率△σ为多少? (c)画出光注入下的准费米能级E’FN和E’FP(E i为参考)的位置示意图。 (d)画出平衡下的能带图,标出E C、E V、E FP、E i能级的位置,在此基础上再画出光注入时,E FP’和E FN’,并说明偏离E FP的程度是不同的。 12. 室温下施主杂质浓度N D=4×1015 cm-3的N型半导体,测得载流子迁移率μn=1050cm2/V·s,μp=400 cm2/V·s, κT/q=0.026V,求相应的扩散系数和扩散长度为多少? 第2章思考题和习题 1.简述PN结空间电荷区的形成过程和动态平衡过程。 2.画出平衡PN结,正向PN结与反向PN结的能带图,并进行比较。 3.如图2-69所示,试分析正向小注入时,电子与空穴在5个区域中的运动情况。 4.仍如图2-69为例试分析PN结加反向偏压时,电子与空穴在5个区域中的运动情况。 5试画出正、反向PN结少子浓度分布示意图,写出边界少子浓度及

半导体物理期末试卷(含部分答案

一、填空题 1.纯净半导体Si 中掺错误!未找到引用源。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。 2.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。 3.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 。 4.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 . 5. 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 q n n 0=μ ,称为 爱因斯坦 关系式。 6.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。 7.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 。 8、有3个硅样品,其掺杂情况分别是:甲 含铝1015cm -3 乙. 含硼和磷各1017 cm -3 丙 含镓1017 cm -3 室温下,这些样品的电阻率由高到低的顺序是 乙 甲 丙 。样品的电子迁移率由高到低的顺序是甲丙乙 。费米能级由高到低的顺序是 乙> 甲> 丙 。 9.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,那么 T k E E F C 02>- 为非简并条件; T k E E F C 020≤-< 为弱简并条件; 0≤-F C E E 为简并条件。 10.当P-N 结施加反向偏压增大到某一数值时,反向电流密度突然开始迅速增大的现象称为 PN 结击穿 ,其种类为: 雪崩击穿 、和 齐纳击穿(或隧道击穿) 。 11.指出下图各表示的是什么类型半导体? 12. 以长声学波为主要散射机构时,电子迁移率μn 与温度的 -3/2 次方成正比 13 半导体中载流子的扩散系数决定于其中的 载流子的浓度梯度 。 14 电子在晶体中的共有化运动指的是 电子不再完全局限在某一个原子上,而是可以从晶胞中某一点自由地运动到其他晶胞内的对应点,因而电子可以在整个晶体中运动 。 二、选择题 1根据费米分布函数,电子占据(E F +kT )能级的几率 B 。 A .等于空穴占据(E F +kT )能级的几率 B .等于空穴占据(E F -kT )能级的几率 C .大于电子占据E F 的几率 D .大于空穴占据 E F 的几率 2有效陷阱中心的位置靠近 D 。 A. 导带底 B.禁带中线 C .价带顶 D .费米能级 3对于只含一种杂质的非简并n 型半导体,费米能级E f 随温度上升而 D 。 A. 单调上升 B. 单调下降 C .经过一极小值趋近E i D .经过一极大值趋近E i 7若某半导体导带中发现电子的几率为零,则该半导体必定_D _。 A .不含施主杂质 B .不含受主杂质 C .不含任何杂质 D .处于绝对零度

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 。

北工大 10年 半导体物理 期末试卷

半导体物理2010-2011学年(2011.1.5) 一、简答题(8*6’=48’) 1.请填写下表中的数据: 解理面 材料晶格结构布拉伐格子直接/间接 带隙 Si GaAs 2.什么是本征半导体?什么是杂质半导体?示意画出掺杂浓度为Nd的N型半导体样品电子浓度n和本征载流子浓度ni随T变化曲线。 3.“纯净的半导体中,掺入百万分之一的杂质,可以减小电阻率达1百万倍,”是估算说明之。 4.一块杂志补偿的半导体,受主杂质和施主杂质浓度相等。设杂质全部电离,判断当杂质浓度分别为 (a) Na=Nd=1014cm-3(b) Na=Nd=1018cm-3 时,哪种情况的电导率大?简述分析理由。 5.什么是载流子的平均自由时间τ?有两块Si半导体材料1和2,其中τ1>τ2,迁移率哪个大? 如果同一块半导体中,有两种机理的平均自由时间τ1和τ2,其总迁移率如何确定? 6.写出以n型样品为例少子空穴的连续性方程。 由连续性方程写出:不考虑电场的作用、无产生、稳态载流子扩散方程; 7.什么是PN结的势垒电容?定性说明掺杂浓度对势垒电容有何影响。 8.一个p-N异质结接触前能带图见图1。画出平衡状态下能带图。

电阻率为7Ω·cm的p型硅,T=300K。 ⑴试计算室温时多数载流子和少子浓度(可查图)。 ⑵计算该半导体的功函数。 ⑶不考虑界面态,在金属铝(功函数W Al=4.20eV)和金属铂(功函数W Pi=5.3eV)中选择制备肖特基二极管的金属,给出选择理由。 ⑷求金属一侧势垒高度的理论值qΦms和半导体一侧势垒高度qV D 。 三、(16’) 室温下,一个Si的N-P结,N区一侧掺杂浓度为1017cm-3,P区为1015cm-3 ⑴求该N-P结的接触电势差。 ⑵画出平衡PN结、正向偏置PN结、反向偏置PN结空间电荷区中及边界处的载流子分布示意图。 ⑶根据正向和反向少子分布情况,解释PN结正向导通,反向截止的饱和特性。 ⑷写出理想PN结电流-电压关系公式,在对数坐标下,定性画出理想和实际I-V特性示意图。 四、(15’) 一理想的MOS结构的高频测量的C-V曲线如图2. (1)判断该结构中,半导体的导电类型。 (2)说明图中1,2,3,4,5点的半导体一侧的状态,并示意画出每点半导体一侧的能带形状,以及金属和半导体一侧的电荷分布。

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