半导体器件物理 试题库
半导体器件物理考试试卷
一．概念题1.稳态：系统（半导体）能量处于最低，且各物理量如温度、载流子浓度等不随时间变化，则可称其处于稳态。
2.肖特基势垒：即Schottky Barrier，指一具有大的势垒高度（即势垒>>kT），以及掺杂浓度比导带或价带上态密度低的金属-半导体接触。
3.受激辐射：指处于激发态的半导体在一能量为hν的入射光照射下导带上的电子与价带上的空穴复合，发出与入射光具有相同能量、相位以及方向的光的过程。
4.自发辐射：指处于激发态的半导体，不需要外来的激发，导带中电子就与价带中的空穴复合，发出光子能量等于电子和空穴复合前所处能级能级差的光的过程。
5.非平衡状态：指系统（半导体）由于受光照、电注入等原因载流子浓度、电流密度等物理量不再稳定而随时间变化，变化最终达到稳定的状态。
6.对于共射组态双极型晶体管，理想情况下，当I b固定且V ec>0时，I c是不随变化的。
但实际上当V ec变化时，集电区空间电荷区宽度会随之变化，导致基区中载流子浓度随之变化，从而Ic随之变化。
具体表现为I c随V ec增加而增大，这种电流变化称为厄雷效应。
7.热电子：半导体中的电子可以吸收一定的能量（如光照射、电注入等）而被激发到更高的能级上，这些被激发到更高能级上的电子就称为热电子。
8.空穴：近满带中一些空的量子态被称为空穴。
由于电子的流动会导致这些空的量子态也流动，从而从其效果上可以把它当作一带有正单位电荷的与电子类似的载流子。
9.直接复合和间接复合：半导体的热平衡状态由于超量载流子的导入而被破坏时，会出现一些使系统回复平衡的机制称为复合。
在复合过程中，若电子从导带跃迁回价带过程中其动量不发生变化（即k不变）则称为直接复合，若其动量发生变化则称为间接复合。
二．问答题1.什么是欧姆接触：当一金属-半导体接触的接触电阻相对于半导体的主体电阻或串联电阻可以忽略不计时，则可被定义为欧姆接触。
降低接触电阻我们可以采取以下两个措施：（1）减小势垒高度。
半导体物理试题及答案
半导体物理试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1. 半导体材料的导电能力介于导体和绝缘体之间，这是由于（）。
A. 半导体的原子结构B. 半导体的电子结构C. 半导体的能带结构D. 半导体的晶格结构答案：C2. 在半导体中，电子从价带跃迁到导带需要（）。
A. 吸收能量B. 释放能量C. 吸收光子D. 释放光子答案：A3. PN结形成的基础是（）。
A. 杂质掺杂B. 温度变化C. 压力变化D. 磁场变化答案：A4. 半导体器件中的载流子主要是指（）。
A. 电子B. 空穴C. 电子和空穴D. 光子答案：C5. 半导体的掺杂浓度越高，其导电性能（）。
A. 越好B. 越差C. 不变D. 先变好再变差答案：A二、填空题（每题2分，共20分）1. 半导体的导电性能可以通过改变其________来调节。
答案：掺杂浓度2. 半导体的能带结构中，价带和导带之间的能量差称为________。
答案：带隙3. 在半导体中，电子和空穴的复合现象称为________。
答案：复合4. 半导体器件中的二极管具有单向导电性，其导通方向是从________到________。
答案：阳极阴极5. 半导体的PN结在外加正向电压时，其内部电场会________。
答案：减弱三、简答题（每题10分，共30分）1. 简述半导体的掺杂原理。
答案：半导体的掺杂原理是指通过向半导体材料中掺入少量的杂质元素，改变其电子结构，从而调节其导电性能。
掺入的杂质元素可以是施主杂质（如磷、砷等），它们会向半导体中引入额外的电子，形成N型半导体；也可以是受主杂质（如硼、铝等），它们会在半导体中形成空穴，形成P型半导体。
2. 描述PN结的工作原理。
答案：PN结是由P型半导体和N型半导体结合而成的结构。
在PN结中，P型半导体的空穴会向N型半导体扩散，而N型半导体的电子会向P型半导体扩散。
由于扩散作用，会在PN结的交界面形成一个内建电场，该电场会阻止更多的载流子通过PN结。
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。
半导体物理学题库
半导体物理学题库半导体物理学是研究半导体材料物理性质和内部微观过程的学科，它对于现代电子技术的发展起着至关重要的作用。
为了帮助大家更好地学习和掌握这门学科，我们精心整理了一份半导体物理学题库。
一、选择题1、以下哪种材料不是常见的半导体？（）A 硅B 锗C 铜D 砷化镓答案：C解析：铜是导体，不是半导体。
硅、锗和砷化镓都是常见的半导体材料。
2、半导体中载流子的主要类型有（）A 电子和空穴B 正离子和负离子C 质子和中子D 原子和分子答案：A解析：在半导体中，参与导电的载流子主要是电子和空穴。
3、本征半导体的电导率主要取决于（）A 温度B 杂质浓度C 晶体结构D 外加电场答案：A解析：本征半导体的电导率主要由温度决定，温度升高，本征激发增强，载流子浓度增加，电导率增大。
4、施主杂质在半导体中提供（）A 电子B 空穴C 电子和空穴D 既不提供电子也不提供空穴答案：A解析：施主杂质能够释放电子，从而增加半导体中的电子浓度。
5、受主杂质在半导体中提供（）A 电子B 空穴C 电子和空穴D 既不提供电子也不提供空穴答案：B解析：受主杂质能够接受电子，从而增加半导体中的空穴浓度。
二、填空题1、半导体的能带结构中，导带和价带之间的能量间隔称为________。
答案：禁带宽度2、常见的半导体晶体结构有________、＿_______和________。
答案：金刚石结构、闪锌矿结构、纤锌矿结构3、本征半导体中，电子浓度和空穴浓度的乘积是一个________。
答案：常数4、半导体中的扩散电流是由________引起的。
答案：载流子浓度梯度5、当半导体处于热平衡状态时，费米能级的位置在________。
答案：禁带中央附近三、简答题1、简述半导体的导电机制。
答：半导体的导电机制主要依靠电子和空穴两种载流子。
在本征半导体中，温度升高时，价带中的电子获得能量跃迁到导带，形成电子空穴对，从而产生导电能力。
在外加电场作用下，电子和空穴分别向相反的方向移动，形成电流。
半导体器件物理复习题答案
半导体器件物理复习题答案一、选择题1. 半导体材料中，导电性介于导体和绝缘体之间的是：A. 导体B. 绝缘体C. 半导体D. 超导体答案：C2. PN结形成后，其空间电荷区的电场方向是：A. 由N区指向P区B. 由P区指向N区C. 垂直于PN结界面D. 与PN结界面平行答案：B3. 在室温下，硅的本征载流子浓度大约是：A. \(10^{10}\) cm\(^{-3}\)B. \(10^{12}\) cm\(^{-3}\)C. \(10^{14}\) cm\(^{-3}\)D. \(10^{16}\) cm\(^{-3}\)答案：D二、简答题1. 解释什么是PN结，并简述其工作原理。
答案：PN结是由P型半导体和N型半导体接触形成的结构。
P型半导体中空穴是多数载流子，N型半导体中电子是多数载流子。
当P型和N型半导体接触时，由于扩散作用，空穴和电子会向对方区域扩散，形成空间电荷区。
在空间电荷区，由于电荷的分离，产生一个内建电场，这个电场的方向是从N区指向P区。
这个内建电场会阻止进一步的扩散，最终达到动态平衡，形成PN结。
2. 描述半导体中的扩散和漂移两种载流子运动方式。
答案：扩散是指由于浓度梯度引起的载流子从高浓度区域向低浓度区域的运动。
漂移则是指在外加电场作用下，载流子受到电场力的作用而产生的定向运动。
扩散和漂移共同决定了半导体中的电流流动。
三、计算题1. 假设一个PN结的内建电势差为0.7V，求其空间电荷区的宽度。
答案：设PN结的空间电荷区宽度为W，内建电势差为Vbi，则有：\[ V_{bi} = \frac{qN_{A}N_{D}}{2\varepsilon}W \] 其中，q是电子电荷量，\( N_{A} \)和\( N_{D} \)分别是P型和N型半导体中的掺杂浓度，\( \varepsilon \)是半导体的介电常数。
通过这个公式可以计算出空间电荷区的宽度W。
四、论述题1. 论述半导体器件中的载流子注入效应及其对器件性能的影响。
半导体物理试题库及答案
半导体物理试题库及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1. 在半导体中，电子从价带跃迁到导带所需能量的最小值称为：A. 禁带宽度B. 费米能级C. 载流子浓度D. 电子亲和能答案：A2. 下列哪种半导体材料的禁带宽度大于硅？A. 锗B. 砷化镓C. 硅D. 碳化硅答案：D3. PN结在正向偏置时，其导电性能主要取决于：A. 电子B. 空穴C. 杂质D. 复合答案：B4. 半导体器件中，二极管的导通电压通常为：A. 0.2VB. 0.7VC. 1.5VD. 3.3V答案：B5. 在半导体物理学中，霍尔效应可以用来测量：A. 载流子浓度B. 载流子迁移率C. 载流子类型D. 所有以上答案：D二、多项选择题（每题3分，共15分）1. 下列哪些因素会影响半导体的载流子浓度？（多选）A. 温度B. 光照C. 杂质浓度D. 材料类型答案：ABCD2. 半导体器件的能带结构包括：A. 价带B. 导带C. 禁带D. 费米能级答案：ABC3. 下列哪些是半导体材料的特性？（多选）A. 导电性介于导体和绝缘体之间B. 导电性随温度升高而增加C. 导电性随光照强度增加而增加D. 导电性随杂质浓度增加而增加答案：ABCD三、填空题（每空1分，共20分）1. 半导体材料的导电性可以通过掺杂来改变，其中掺入____类型的杂质可以增加载流子浓度。
答案：施主2. 在PN结中，当外加电压的方向与PN结内电场方向相反时，称为______偏置。
答案：反向3. 半导体材料的导电性随温度升高而______。
答案：增加4. 半导体器件的能带结构中，价带和导带之间的区域称为______。
答案：禁带5. 霍尔效应测量中，当载流子受到垂直于电流方向的磁场作用时，会在垂直于电流和磁场的方向上产生______。
答案：霍尔电压四、简答题（每题5分，共10分）1. 简述半导体材料的导电机制。
答案：半导体材料的导电机制主要涉及价带中的电子获得足够能量跃迁到导带，从而成为自由电子，同时在价带中留下空穴。
半导体物理复习试题及答案复习资料
半导体物理复习试题及答案复习资料一、选择题1、下面关于晶体结构的描述，错误的是（）A 晶体具有周期性的原子排列B 晶体中原子的排列具有长程有序性C 非晶体的原子排列没有周期性D 所有晶体都是各向同性的答案：D解释：晶体具有各向异性，而非各向同性。
2、半导体中的施主杂质能级（）A 位于导带底附近B 位于价带顶附近C 位于禁带中央D 靠近价带顶答案：A解释：施主杂质能级靠近导带底，容易向导带提供电子。
3、本征半导体的载流子浓度随温度升高而（）A 不变B 减小C 增大D 先增大后减小答案：C解释：温度升高，本征激发增强，载流子浓度增大。
4、下面关于 PN 结的描述，正确的是（）A PN 结空间电荷区中的内建电场方向由 N 区指向 P 区B 正向偏置时，PN 结电流很大C 反向偏置时，PN 结电流很小且趋于饱和D 以上都对答案：D解释：PN 结空间电荷区中的内建电场方向由 N 区指向 P 区，正向偏置时多数载流子扩散电流大，反向偏置时少数载流子漂移电流小且趋于饱和。
5、金属和半导体接触时，如果形成阻挡层，那么半导体表面是（）A 积累层C 反型层D 以上都可能答案：B解释：形成阻挡层时，半导体表面通常是耗尽层。
二、填空题1、常见的半导体材料有_____、＿____和_____等。
答案：硅、锗、砷化镓2、半导体中的载流子包括_____和_____。
答案：电子、空穴3、施主杂质的电离能_____受主杂质的电离能。
（填“大于”或“小于”）答案：小于4、当半导体处于热平衡状态时，其费米能级_____。
（填“恒定不变”或“随温度变化”）答案：恒定不变5、异质结分为_____异质结和_____异质结。
答案：突变异质结、缓变异质结1、简述半导体中施主杂质和受主杂质的作用。
答：施主杂质在半导体中能够提供电子，使其成为主要的导电载流子，增加半导体的电导率。
受主杂质能够接受电子，产生空穴，使空穴成为主要的导电载流子，同样能提高半导体的电导率。
半导体器件物理考试重点
一、选择题
1.半导体材料中最常用的元素是：
A.硅（正确答案）
B.铜
C.铁
D.铝
2.在半导体中，载流子主要包括：
A.电子和质子
B.电子和空穴（正确答案）
C.空穴和离子
D.质子和中子
3.PN结的正向偏置是指：
A.P区接高电位，N区接低电位（正确答案）
B.N区接高电位，P区接低电位
C.P区和N区都接高电位
D.P区和N区都接低电位
4.二极管的正向特性是指：
A.正向电压下，电流随电压指数增长（正确答案）
B.正向电压下，电流随电压线性增长
C.反向电压下，电流随电压指数增长
D.反向电压下，电流保持不变
5.MOSFET（金属-氧化物-半导体场效应晶体管）的栅极电压主要控制：
A.源极和漏极之间的电阻（正确答案）
B.源极和栅极之间的电阻
C.漏极和栅极之间的电阻
D.源极、栅极和漏极之间的总电阻
6.在CMOS（互补金属氧化物半导体）逻辑电路中，主要利用的是：
A.二极管的单向导电性
B.MOSFET的开关特性（正确答案）
C.双极型晶体管的放大特性
D.JFET（结型场效应晶体管）的电压控制特性
7.半导体器件中的“阈值电压”是指：
A.使器件开始导电的最小电压（正确答案）
B.使器件达到最大导电能力的电压
C.器件正常工作时的电压范围
D.器件击穿时的电压
8.在半导体存储器中，DRAM（动态随机存取存储器）需要定期刷新是因为：
A.DRAM中的电容会漏电（正确答案）
B.DRAM的访问速度较慢
C.DRAM的存储容量较小
D.DRAM的制造成本较高。
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1/2B、小于1/2C、等于1/2D、等于1E、等于09、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流子，若光照忽然停止t??后，其中非平衡载流子将衰减为原来的( A )。
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西安邮电大学微电子学系商世广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 = 1.510×10/cm3电荷的电量 q= 1.6 ×10-19Cn2/V sp2/V s μ=1350 cmμ=500 cmε0×10-12F/m=8.854一、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。
半导体器件物理性能分析考核试卷
3. ABCD
4. ABC
5. ABCD
6. ABC
7. ABC
8. ABCD
9. ABD
10. ABC
11. ABC
12. ABCD
13. ABCD
14. ABCD
15. ABCD
16. ABCD
17. ABC
18. ABC
19. ABCD
20. AC
三、填空题
1.禁带宽度
2.空穴、电子
A.材料的禁带宽度
B.表面反射率
C.光照强度
D.电池面积
( )
7.以下哪些是场效应晶体管的优点？
A.输入阻抗高
B.开关速度快
C.热稳定性好
D.输出电流大
( )
8.下列哪些因素会影响LED的亮度？
A.电流大小
B.材料的发光效率
C.封装材料
D.环境温度
( )
9.关于JFET和双极型晶体管的描述，下列哪些是正确的？
A. JFET是N沟道或P沟道器件
B. MOSFET有一个绝缘层隔离的栅极
C. JFET的漏电流随温度升高而减少
D. MOSFET的阈值电压通常比JFET低
( )
8.在双极型晶体管中，当处于放大区时，集电极电流与基极电流的关系是？
A.集电极电流大于基极电流
B.集电极电流小于基极电流
C.集电极电流等于基极电流
4.太阳能电池通过光生伏特效应将光能转化为电能。影响转换效率的关键因素包括材料的禁带宽度、光照强度、表面反射率、电池的结构和温度等。
2.沟道调制效应是指当MOSFET中的沟道长度减小时，源漏电场增强，导致载流子迁移率下降，沟道长度越短，效应越明显。这会导致器件的阈值电压和亚阈值摆幅变化，影响开关速度和功耗。
半导体器件物理试题库
题库(一) 半导体物理基础部分1、计算分析题已知：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 2cm /V s × 半导体硅材料在室温的条件下，测得 n0 = 4.5×104/cm 3，N D =5×=5×101015/cm 3 问：⑴问：⑴ 该半导体是n 型还是p 型？型？⑵ 分别求出多子和少子的浓度分别求出多子和少子的浓度⑶ 样品的电导率是多少？样品的电导率是多少？⑷ 分析该半导体的是否在强电离区，为什么0D n N ¹？2、说明元素半导体Si 、Ge 中的主要掺杂杂质及其作用？中的主要掺杂杂质及其作用？3、什么叫金属-半导体的整流接触和欧姆接触，形成欧姆接触的主要方法有那些？半导体的整流接触和欧姆接触，形成欧姆接触的主要方法有那些？4、为什么金属与重掺杂半导体接触可以形成欧姆接触？、为什么金属与重掺杂半导体接触可以形成欧姆接触？P-N 部分5、什么叫pn 结的势垒电容？分析势垒电容的主要的影响因素及各因素导致垒电容大小变化的趋势。
的趋势。
6、什么是pn 结的正向注入和反向抽取？结的正向注入和反向抽取？7、pn 结在正向和反向偏置的情况下，势垒区和载流子运动是如何变化的？结在正向和反向偏置的情况下，势垒区和载流子运动是如何变化的？8、简述pn 结雪崩击穿、隧道击穿和热击穿的机理．结雪崩击穿、隧道击穿和热击穿的机理．9、什么叫二极管的反向恢复时间，提高二极管开关速度的主要途径有那些？、什么叫二极管的反向恢复时间，提高二极管开关速度的主要途径有那些？ 10、如图1所示，请问本PN 结的偏压为正向，还是反向？准费米能级形成的主要原因? PN 结空间电荷区宽度取决的什么因素，对本PN 结那边空间电荷区更宽？结那边空间电荷区更宽？图1 pn 结的少子分布和准费米能级结的少子分布和准费米能级三极管部分1111、何谓基区宽变效应？、何谓基区宽变效应？1212、晶体管具有放大能力需具备哪些条件？、晶体管具有放大能力需具备哪些条件？1313、怎样提高双极型晶体管的开关速度？、怎样提高双极型晶体管的开关速度？1414、双极型晶体管的二次击穿机理是什么？、双极型晶体管的二次击穿机理是什么？1515、如何扩大晶体管的安全工作区范围？、如何扩大晶体管的安全工作区范围？16、详细分析PN 结的自建电场、缓变基区自建电场和大注入自建电场的异同点。
半导体器件物理 试题
第2页
2． （1 分）对金属栅 MOS 电容的平带电压没．有．影．响．的是（ ）。
A) 半导体衬底掺杂浓度； B) 栅极金属材料的功函数； C) 环境温度； D) 栅氧化层厚度。
∫ VFB
= φms
−
Qss Cox
−
1 Cox
tox x ρ ( x)dx 0 tox
功函数差
qφms = Wm − Ws
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（ 装 订 线 内 不 要 答 题 ）
第 11 页
D) 沟道区掺杂浓度下降，工作电压下降，关断电流下降；
短沟道效应：亚阈值摆幅变大，漏电流上升，氧化层厚度下降，沟道掺杂浓度上升。
（
装
订
线
A
内
不
要
答
题
）
第5页
5． （1 分）正确描述增强型 NMOSFET 转移特性的图是 流的正方向）。
（总是假定流入漏端为电
A)
B)
C)
D)
C
第6页
三、 判断正误（认为正确的打√，认为错误的打×）（10%）
一、 填空（30%）
1． （1 分）具有统一的费米能级是半导体电子系统处于（ 热平衡状态
）的标志。
2． （1 分）室温下掺杂浓度相同的 n-型硅半导体单晶材料和 p-型硅半导体单晶材料，电阻
率较高的是（ p 型
）。
3． （5 分）如图是两个 MOS 管栅极电容的测量曲线（横 坐标向右为栅压增加的方向）。Curve1, Curve2 对应 MOS 电容分别记做 MOS1，MOS2。则：测量曲线说明测量 的 是 （ NMOSFET ） 电 容 （ 填 NMOSFET 或 者 PMOSFET）；MOS1 的氧化层厚度（ 等于 ）MOS2 的 氧化层厚度；MOS1 的衬底掺杂浓度（ 大于 ）MOS2 的衬底掺杂浓度；MOS1 的阈值电压（ 大于 ）MOS2 的阈值电压；MOS1 的最大耗尽层宽度（ 小于 ）MOS2 的最大耗尽层宽度。
《半导体器件物理》试卷(一)
《《
《半导体器件物理
半导体器件物理半导体器件物理
半导体器件物理》
》》
》试卷
试卷试卷
试卷（
（（
（一
一一
一）
））
） 一、填空（共32分，每空2分） 1、 PN结电容可分为 和 两种，它们之间的主要区别 。
是 。
5、PN结击穿的机制主要有 等几种，其中发生雪崩击穿的条件
为 。
6、当MOSFET进入饱和区之后，漏电流发生不饱和现象，其中主要的原因
有 ， 和 。
二、简述（共18分，每小题6分）
1、Early电压VA；
2、截止频率fT；
3、耗尽层宽度W。
三、分析（共20分，每小题10分）
1、对于PNP型BJT工作在正向有源区时载流子的输运情况；
2、热平衡时突变PN结的能带图、电场分布，以及反向偏置后的能带图和相
2、当MOSFET器件尺寸缩小时会对其阈值电压VT产生影响，具体地，对于短沟道器件对VT的影响为
，对于窄沟道器件对VT的影响为 。
3、在NPN型BJT中其集电极电流IC受
电压控制，其基极电流IBБайду номын сангаас 电
压控制。
4、硅-绝缘体SOI器件可用标准的MOS工艺制备，该类器件显著的优点
应的I-V特性曲线。（每个图2分）
四、计算推导（共30分，每小题15分）
1、MOSFET工作在非饱和区时的Sah方程推导，并求解跨导gm和沟道电导
gD，说明提高
gm的具体措施；（每步2分，电导计算4分，措施3分）
2、在NPN双极型晶体管正向有源区工作时，)
exp(
半导体物理与器件题库
半导体物理与器件题库目录半导体物理与器件题库 (1)填空题 (2)简答分析题 (3)名词解释 (4)计算题 (5)第一篇习题半导体中的电子状态 (9)第二篇习题-半导体中的杂质和缺陷能级 (11)第二篇题解 (11)第三篇习题半导体中载流子的统计分布 (12)第三篇题解半导体中载流子的统计分布 (12)第四篇习题-半导体的导电性 (15)第四篇题解-半导体的导电性 (16)第五篇习题-非平衡载流子 (17)第五篇题解-非平衡载流子 (17)填空题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。
物理学：半导体材料考试试题
物理学：半导体材料考试试题1、问答题什么是CMOS技术？什么是ASIC？正确答案：CMOS（互补型金属氧化物半导体）技术：将成对的金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）集成在一块硅片上。
使集成电路有功耗（江南博哥）低，工作电压范围宽，逻辑摆幅大，使电路抗干扰能力强，隔离栅结构使CMOS器件的输入电阻极大，从而使CMOS期间驱动同类逻辑门的能力比其他系列强得多。
ASIC：（Application Specific Integrated Circuits）专用集成电路，是指应特定用户要求或特定电子系统的需要而设计、制造的集成电路。
优点是：体积小，重量轻，功耗低，可靠性好，易于获得高性能，保密性好，大批量应用时显著降低成本。
2、单选下列不属于工业吸附要求的是（）。
A.具有较大的内表面，吸附容量大B.具有一定的机械强度，耐热冲击，耐腐蚀C.不易得，昂贵D.容易再生正确答案：C3、问答题解释水的去离子化。
在什么电阻率级别下水被认为已经去离子化？正确答案：用以制造去离子水的去离子化过程是指，用特制的离子交换树脂去除电活性盐类的离子。
18MΩ-cm电阻率级别下水被认为已经去离子化。
4、填空题数字探伤仪测距应使被检部位的最远反射波能够显示在屏幕（）之间。
正确答案：6～9格5、问答题给出投影掩模板的定义。
投影掩模板和光掩模板的区别是什么？正确答案：投影掩膜版是一种透明的平板，在它上面有要转印到硅片上光刻胶层的图形。
投影掩膜版只包括硅片上一部分图形，而光掩膜版包含了整个硅片的芯片阵列并且通过单一曝光转印图形。
6、问答题什么是外延层？为什么硅片上要使用外延层？正确答案：外延层是指在硅的外延中以硅基片为籽晶生长一薄膜层，新的外延层会复制硅片的晶体结构，并且结构比原硅片更加规则。
外延为器件设计者在优化器件性能方面提供了很大的灵活性，例如可以控制外延层掺杂厚度、浓度、轮廓，而这些因素与硅片衬底无关的，这种控制可以通过外延生长过程中的掺杂来实现。
(完整版)半导体器件物理试题库.docx
西安邮电大学微电子学系商世广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 = 1.510×10/cm3电荷的电量 q= 1.6 ×10-19Cn2/V sp2/V s μ=1350 cmμ=500 cmε0×10-12F/m=8.854一、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。
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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 2cm /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（a ）计算77 K,300 K,473 K 三个不同温度下的本征载流子浓度；（b ）300 K 纯硅电子和空穴迁移率是21350 cm /(V s)⋅和2500 cm /(V s)⋅，计算此时的电阻率；（c ）473 K 纯硅电子和空穴迁移率是2420 cm /(V s)⋅和2150 cm /(V s)⋅，计算此时的样品电阻率。
5．若硅中的施主杂质浓度是173110 cm -⨯、施主杂质电离能0.012 eV D E ∆=时，求施主杂质3/4电离时所需要的温度是多少？6．现有一块掺磷（P ）浓度为163610 cm -⨯的N 型Si ，已知P 在Si 中的电离能0.044 eV D E ∆=，如果某一温度下样品的费米能级F E 与施主能级重合，此时的导带电子浓度是多少，对应的温度又是多少？7．对于掺Sb 的半导体Si ，若c F B E E k T -=为简并化条件，试计算在室温下发生简并化的掺杂浓度是多少？8．半导体电子和空穴迁移率分别是n μ和p μ，证明当空穴浓度为10()i n p p n μμ=时，电导率最小且12min 2())i n p n p σσμμμμ=+,i σ为本征电导率。
9．掺有153310 cm -⨯硼原子和1631.310 cm -⨯磷原子的硅，室温下计算：（a ）热平衡态下多子、少子浓度，费米能级位置（i E 为参考）。
（b ）样品的电导率0σ。
（c ）光注入123310 cm n p -∆=∆=⨯的非平衡载流子，是否小注入，为什么?（d ）附加光电导σ∆。
（e ）光注入下的准费米能级FN E 和FP E （i E 为参考）。
（f ）画出平衡态下的能带图，标出c v F i E E E E 、、、等能级的位置，在此基础上再画出光注入时的FN E 和FP E ，说明为什么FN E 和FP E 偏离F E 的程度是不同的。
（g ）光注入时的样品电导率σ。
10．用g h E ν的光分别照射两块N 型半导体，假定两个样品的空穴产生率都是p g ，空穴寿命都是p τ。
如果其中一块样品均匀地吸收照射光，而另一块样品则在光照表面的极薄区域内照射光就被全部吸收，写出这两个样品在光照稳定时非平衡载流子所满足的方程并指出它们的区别。
二、P-N 部分（一）名词解释题平衡PN结：就是指没有外加电压、光照和辐射等的PN结。
单边突变结：PN结一侧的掺杂浓度比另外一侧高很多，表示为P+N 或PN+。
空间势垒区：也称耗尽区，是指在PN结的形成过程中，电子从N区向P区扩散，从而在N 区侧留下不能移动的电离施主，在P区留下不能移动的电离受主，载流子的分布按指数变化，该区域称空间势垒区。
隧道击穿：当PN结两边掺入高浓度的杂质时, 其耗尽层宽度很小, 即使外加反向电压不太高, 在PN结内就可形成很强的电场, 将共价键的价电子直接拉出来, 产生电子-空穴对, 使反向电流急剧增加, 出现击穿现象。
势垒电容：PN结空间电荷区的宽度随外加电压变化而变化，即正、负电荷的增减靠外加电压的改变而改变；当外加电压不变时，空间电荷的冲、放电停止，类似一个电容，常称之为PN结势垒电容。
欧姆接触：金属和半导体之间形成反阻挡层，称之为欧姆接触。
（二）填空题1．PN结的主要制备工艺有：、扩散法和和中子嬗变法。
2．在PN结的理论分析中，常假设空间电荷区中电子和空穴完全被耗尽，即正、负空间电荷密度分别等于浓度和浓度，这种假设称为耗尽层近似。
3．PN结电容包括和。
4．PN结的反向恢复时间包括和。
5．二次击穿主要包括二次击穿和二次击穿。
6．耗尽层的宽度与掺杂浓度成关系，空间势垒区宽度取决于掺杂浓度的一侧。
7．PN结正向偏压时的电流为，反向偏压时的电流为。
8．目前，已提出的PN结击穿机理有：、隧道击穿和三种。
9．在PN结中，容易发生雪崩击穿；容易发生隧道击穿。
（三）简答题1．什么叫PN结的动态平衡和PN结空间电荷区？2．试画出正向PN结的能带图，并进行简要说明。
3．试画出正向PN结少子浓度分布示意图。
其少子分布表达式是什么？4．试解释正、反向PN结的电流转换和传输机理。
5．大注入时PN+结正向电流公式是什么？试比较大注入与小注入的不同之处。
6．什么是PN结的正向注入和反向抽取？7．什么叫PN结的反向抽取作用？试画出反向PN结少子浓度分布示意图。
少子分布的表达式是什么?8．PN结正、反向电流 电压关系表达式是什么？PN结的单向导电性的含义是什么？9．PN结在正向和反向偏置的情况下，势垒区和载流子运动是如何变化的？10．简述PN结雪崩击穿、隧道击穿和热击穿的机理．11．什么叫二极管的反向恢复时间，提高二极管开关速度的主要途径有那些？12．如图1所示，请问本PN结的偏压为正向，还是反向？准费米能级形成的主要原因? PN 结空间电荷区宽度取决的什么因素，对本PN结那边空间电荷区更宽？图1 PN结的少子分布和准费米能级13．求出硅突变PN结空间电荷区电场分布及其宽度的函数表达式。
14．求出硅缓变PN结空间电荷区电场分布及其宽度的函数表达式。
（四）问答题1．什么叫PN结的击穿及击穿电压？试叙述PN结雪崩击穿和隧道击穿的机理，并说明其不同之处。
2．硅突变结雪崩击穿电压与原材料杂质浓度（或电阻率）及半导体层厚度有何关系? 3．硅缓变PN结击穿电压与原材料杂质浓度有何关系?5．什么叫PN结的势垒电容？分析势垒电容的主要的影响因素及各因素导致垒电容大小变化的趋势。
4．什么叫PN结的电容效应？什么是PN结势垒电容？写出单边突变结和线性缓变结的势垒电容与偏压的关系式。
5．什么是PN结的静态、动态特性？什么叫反向恢复过程、反向恢复时间？产生反向恢复过程的实质是什么？提高PN结二极管开关速度的途径是什么？6．什么叫金属-半导体的整流接触和欧姆接触？形成欧姆接触的方法主要有哪些?7．为什么金属与重掺杂半导体接触可以形成欧姆接触？（五）计算题1．已知硅PN结的N区和P区的杂质浓度均为1×1015 cm-3，试求平衡时的PN结接触电位差。
已知室温下，硅的n i=1.5×1016 cm-3。
2．已知硅P+N结的N区杂质浓度为1×1016 cm-3’，试求当正向电流为0.1 mA时该P+N 结的导通电压。
若N区的杂质浓度提高到1×1018 cm-3，其导通电压又是多少？已知：D p=13 cm2/s，L p=2×10-3 cm，A=10-5 cm2，q=1.6×10-19 C，n i =1.4×1010 cm-3。
3．一个硅P+N结的N区杂质浓度为1×1016 cm-3。
在反向电压为10 V，50 V时，分别求势垒区的宽度和单位面积势垒电容。
4．一个硅P+N结，P区的N A=1×l019 cm-3，N区的N D=1×1016 cm-3，求在反向电压300 V时的最大电场强度。
三、三极管部分（一）名词解释题集边效应：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。
基区宽变效应：由于外加电压变化，引起有效基区宽度变化的现象。
特征频率：晶体管共射极时，放大系数随频率增加呈现下降的趋势，当放大系数下降为直流放大系数的0.707倍时所对应的频率。