半导体物理学期末复习试题及答案一
《半导体物理》期末复习题目
《半导体物体复习资料》1、本征半导体是指(A )的半导体。
A. 不含杂质和晶格缺陷B. 电阻率最高C. 电子密度和空穴密度相等D. 电子密度与本征载流子密度相等2、如果一半导体的导带中发现电子的几率为零,那么该半导体必定(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. 经过一个极小值趋近EiD. 经过一个极大值趋近Ei4、如某材料电阻率随温度上升而先下降后上升,该材料为( C )。
A. 金属B. 本征半导体C. 掺杂半导体D. 高纯化合物半导体5、公式中的是半导体载流子的( C )。
A. 迁移时间B. 寿命C. 平均自由时间D. 扩散时间6、下面情况下的材料中,室温时功函数最大的是( A )A. 含硼1×1015cm-3的硅B. 含磷1×1016cm-3的硅C. 含硼1×1015cm-3,磷1×1016cm-3的硅D. 纯净的硅7、室温下,如在半导体Si中,同时掺有1×1014cm-3的硼和1.1×1015cm-3的磷,则电子浓度约为( B ),空穴浓度为( D ),费米能级为( G )。
将该半导体由室温度升至570K,则多子浓度约为( F ),少子浓度为( F ),费米能级为( I )。
(已知:室温下,n i≈1.5×1010cm-3;570K时,n i≈2×1017cm-3)A、1×1014cm-3B、1×1015cm-3C、1.1×1015cm-3D、2.25×105cm-3E、1.2×1015cm-3F、2×1017cm-3G、高于Ei H、低于Ei I、等于Ei8、最有效的复合中心能级位置在( D )附近;最有利陷阱作用的能级位置在( C )附近,常见的是( E )陷阱。
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。
半导体物理习题与答案
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。
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。
1-1、 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。
1-2、 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 nD 、m P *=-m n *。
1-3、 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 )= 1.428eV , Eg (0K) = 1.522eV ;b )直接能隙结构;c )Eg 负温度系数特性: dE g /dT = -3.95×10-4eV/K ;1-4、 解:(1) 由题意得:[][])sin(3)cos(1.0)cos(3)sin(1.002220ka ka E a kd dEka ka aE dk dE +=-=eVE E E E a kd dEa k E a k d dEa k a k a k ka tg dkdE o ooo1384.1min max ,01028.2)4349.198sin 34349.198(cos 1.0,4349.198,01028.2)4349.18sin 34349.18(cos 1.0,4349.184349.198,4349.1831,04002222400222121=-=∆<⨯-=+==>⨯=+====∴==--则能带宽度对应能带极大值。
半导体物理期末试卷(含部分答案
半导体物理期末试卷(含部分答案半导体物理,考试,复习,试卷一、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.nopo=ni2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nopo改变否?不变;当温度变化时,nopo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n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EF和EC的相对位置作为衡量简并化与非简并化的标准,那么EC EF 2k0T为非简并条件;0 EC EF 2k0T为弱简并条件;EC EF 010.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。
半导体物理学期末复习试题及答案一
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.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6.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7.砷化稼的能带结构是( A )能隙结构。
A. 直接B.间接8. 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9. 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1/2B. 小于1/2C. 等于1/2D. 等于1E. 等于010. 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11. 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 0B.≥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 12. 金属和半导体接触分为:( B )。
半导体物理习题及答案
半导体物理习题及答案复习思考题与自测题1.原子中的电子与晶体中电子受势场作用情况以及运动情况有何不同, 原子中内层电子与外层电子参与共有化运动有何不同。
答:原子中的电子就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;而晶体中的电子就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,与孤立原子一样;然而,外层价电子则参与原子间的相互作用,应该把它们瞧成就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。
惯性质量描述的就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,就是否如此,为什么?答:不就是,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、就是否如此,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。
半导体物理习题及答案
半导体物理习题及答案(总12页)--本页仅作为文档封面,使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--复习思考题与自测题第一章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。
最新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 qnn 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) 。
复习题半导体物理学
复习题:半导体物理学引言:半导体物理学是研究半导体材料的电学和光学性质的科学学科。
半导体材料由于其特殊的能带结构,介于导体和绝缘体之间。
在半导体物理学中,我们研究电子行为、能带理论、掺杂效应和半导体器件等方面的内容。
本文将通过一系列复习题来回顾半导体物理学的相关知识。
一、电子行为:1. 什么是载流子?在半导体中有哪两种类型的载流子?在半导体中,带有电荷的粒子称为载流子。
一种是带负电荷的电子,另一种是带正电荷的空穴。
2. 什么是能带?能带理论是用来描述什么的?能带是指具有一定能量范围的电子能级分布。
能带理论用于描述电子在半导体中的分布和运动行为。
3. 什么是禁带宽度?它对半导体的导电性质有什么影响?禁带宽度是指能带中能量差最小的范围,该范围内的能级没有允许态。
禁带宽度决定了半导体的导电性能。
能带中存在禁带宽度时,半导体表现出绝缘体的性质;当禁带宽度足够小的时候,允许电子状态穿越禁带,半导体表现出导体的性质。
二、掺杂效应:1. 什么是掺杂?常见的掺杂元素有哪些?掺杂是指向纯净的半导体中引入少量杂质元素,以改变半导体的导电性质。
常见的掺杂元素有磷、锑、硼等。
2. 控制掺杂浓度的方法有哪些?掺杂浓度可以通过掺杂杂质元素的量来控制。
掺杂浓度越高,半导体的导电性越强。
3. P型和N型半导体有什么区别?P型半导体是指通过掺杂三价元素使半导体中存在过剩的空穴,空穴是主要的载流子。
N型半导体是指通过掺杂五价元素使半导体中存在过剩的电子,电子是主要的载流子。
三、半导体器件:1. 什么是PN结?它的主要作用是什么?PN结是由P型半导体和N型半导体组成的结构。
PN结的主要作用是将半导体材料的导电性质从P型区域传导到N型区域,形成电子流和空穴流。
2. 什么是二极管?它的特点是什么?二极管是PN结的一种常见应用。
它具有单向导电性,允许电流从P区域流向N区域,而阻止电流从N区域流向P区域。
3. 什么是晶体管?它的工作原理是怎样的?晶体管是由三个掺杂不同类型的半导体构成的器件。
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 )。
半导体物理期末试题及答案
半导体物理期末试题及答案第一题:1. 请简述什么是半导体材料?并举例说明。
半导体材料是介于导体和绝缘体之间的材料,具有介于宽禁带和窄禁带之间的带隙能量。
在常温下,半导体材料既可以导电又可以绝缘。
它的导电性质可以通过控制掺杂来改变。
例如,纯净的硅元素是绝缘体,而掺杂的硅元素可以成为半导体材料。
第二题:2. 请解释什么是PN结?并简述其工作原理。
PN结是由P型半导体和N型半导体之间形成的结。
P型半导体中的杂质具有正电荷,被称为施主杂质;N型半导体中的杂质具有负电荷,被称为受主杂质。
PN结的形成是通过将P型半导体和N型半导体紧密接触,使得施主和受主杂质间发生电荷转移。
工作原理:在PN结中,由于施主杂质和受主杂质之间的电荷转移,使得PN结两侧形成了电场。
这个电场导致了电子从N区向P区漂移,同时空穴从P区向N区漂移。
这种漂移现象产生了空间电荷区,称为耗尽层。
在没有外加电压时,由于耗尽层的存在,PN结处于平衡状态。
当施加外加电压时,可以改变耗尽层的宽度。
正偏压(P极接正电,N极接负电)会使得耗尽层变窄,增加电流流过的机会,从而形成导通。
而负偏压(P极接负电,N极接正电)则会使得耗尽层变宽,阻止电流流过,从而形成截止。
第三题:3. 请解释什么是PN结的击穿电压?并说明几种常见的击穿方式。
PN结的击穿电压是指当施加外加电压达到某一临界值时,PN结内的电场强度足以克服材料的绝缘性,导致电流剧增的电压。
击穿电压是PN结失去绝缘特性的临界电压。
常见的击穿方式包括:- 穿越击穿:在高反向电压下,电子从PN结中的价带直接穿越到导带。
这种击穿一般发生在高纯度的材料中。
- 雪崩击穿:在高反向电压下,少数载流子加速并与相邻的原子碰撞,释放更多的载流子。
这种击穿一般发生在掺杂较多的材料中。
- 隧道击穿:在高反向电压下,载流子通过突破禁带形成隧道效应而穿越PN结。
这种击穿一般发生在材料的禁带很窄的情况下。
第四题:4. 请介绍几种常见的半导体器件,并简要说明其原理和应用。
《半导体物理学》期末考试试卷参考答案(A卷)-往届
赣 南 师 范 学 院第1页 共2页2010–2011学年第一学期期末考试参考答案(A 卷)开课学院:物电学院 课程名称:半导体物理学 考试形式:闭卷,所需时间:120分钟注意事项:1、教师出题时请勿超出边界虚线;2、学生答题前将密封线外的内容填写清楚,答题不得超出密封线;3、答题请用蓝、黑钢笔或圆珠笔。
一、填空题(共30分,每空1分) 1、 电子 空穴 电子 2、 替位式 间隙式 3、 01()1exp()Ff E E E k T=-+ 在热平衡状态下,电子在允许的量子态上如何分布0()F E E k TB f E e--= 前者受泡利不相容原理的限制4、 电子 空穴 00n p 电子-空穴对 n p = 多数 少数 多数 注入的非平衡多数载流子浓度比平衡时的多数载流子浓度小得多 少数 注入的非平衡少数载流子浓度比平衡时的少数载流子浓度大得多5、 电子在导带和价带之间的直接跃迁,引起电子和空穴的直接复合 电子和空穴通过禁带的能级(复合中心)进行复合 发射光子 发射声子 将能量给予其它载流子,增加它们的动能6、 半导体表面非平衡载流子浓度比内部高扩散 扩散 漂移 漂移二、选择题(共10分,每题2分) 1、A 2、B 3、D 4、C 5、B 三、计算题(共60分)一、1、解:(1)因为n p nq pq σμμ=+,又2i np n =,所以22i n p i n nq q n n σμμ=+≥=根据不等式的性质,当且仅当n nq μ=2i p n q nμ时,上式取等。
解得:1/2()p i nn n μμ=,即此时电导率σ最小。
相应地,此时21/2()i n ipn p n nμμ==(2)对本征Ge :13192()2.510 1.610(19003800)2.2810(/)i i n p n q S cm σμμ--=+ =⨯⨯⨯⨯+ =⨯在最小电导率条件下:min 1319((2(2.510)(1.610)/n p i n q n q n S cm σμμ--2=+ =2 =⨯⨯⨯⨯ =2.12⨯10()(3)当材料的电导率等于本征电导率时,有:00()n p i n p n q p q n q μμμμ+=+即:200()i n p i n p n n q q n q n μμμμ+=+整理得:2200()0n i n p ip n n n n μμμμ-++=解得:0nn =带入数据得:00()2i i n n n n ==舍或赣南师范学院考试卷( A 卷 )第2页 共2页∴1330 1.2510/2in n cm ==⨯ 213300510/i n p cm n ==⨯显然,此材料是p 型材料。
半导体物理习题及答案
复习思考题与自测题第一章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,1k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,dkf hdt,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;2.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;3.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4.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.金刚石晶体结构和闪锌矿晶体结构的晶向对物理性质的影响 ;6.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;3.把不同种类的施主杂质掺入同一种半导体材料中,杂质的电离能和轨道半径是否不同把同一种杂质掺入到不同的半导体材料中例如锗和硅,杂质的电离能和轨道半径又是否都相同答:不相同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,每一次电离相应的有一个能级,因此,金在硅锗的禁带往往能引入若干个能级;6.说明掺杂对半导体导电性能的影响;答:在纯净的半导体中掺入杂质后,可以控制半导体的导电特性;掺杂半导体又分为n型半导体和p型半导体;例如,在常温情况下,本征Si中的电子浓度和空穴浓度均为1.5╳1010cm-3;当在Si中掺入1.0╳1016cm-3后,半导体中的电子浓度将变为1.0╳1016cm-3,而空穴浓度将近似为2.25╳104cm-3;半导体中的多数载流子是电子,而少数载流子是空穴;7.说明半导体中浅能级杂质和深能级杂质的作用有何不同答:深能级杂质在半导体中起复合中心或陷阱的作用;浅能级杂质在半导体中起施主或受主的作用8.什么叫杂质补偿,什么叫高度补偿的半导体, 杂质补偿有何实际应用;答:当半导体中既有施主又有受主时,施主和受主将先相互抵消,剩余的杂志最后电离,这就是杂质补偿,若施主电子刚好填充受主能级,虽然杂质很多,但不能向导带和价带提供电子和空穴,这种现象称为杂质的高度补偿;利用杂质补偿效应,可以根据需要改变半导体中某个区域的导电类型,制造各种器件;9.什么是半导体的共掺杂答:掺入两种或两种元素以上10.用氢原子模型计算杂质电离能第三章1.半导体处于怎样的状态才能叫处于热平衡状态,其物理意义如何载流子激发和载流子复合之间建立起动态平衡时称为热平衡状态,这时电子和空穴的浓度都保持一个稳定的数值,处在这中状态下的导电电子和空穴称为热平衡载流子;2.什么是能量状态密度能带中能量E附近每单位能量间隔内的量子态数;3.什么叫统计分布函数,费米分布和玻耳兹曼分布的函数形式有何区别在怎样的条件下前者可以过渡到后者,为什么半导体中载流子分布可以用玻耳兹曼分布描述统计分布函数描述的事热平衡状态下电子在允许的量子态如何分布的一个统计分布函数;当E-EF>>kT时,前者可以过度到后者;4.说明费米能级的物理意义,根据费米能级位置如何计算半导体中电子和空穴浓度,如何理解费米能级是掺杂类型和掺杂程度的标志;费米能级的意义:当系统处于热平衡状态,也不对外界做功的情况下,系统增加一个电子所引起的系统自由能的变化,等于系统的化学能;n型掺杂越高,电子浓度越高,EF就越高;5.在半导体计算中,经常应用这个条件把电子从费米能级统计过渡到玻耳兹曼统计,试说明这种过渡的物理意义;E-EF>>kT时,量子态为电子占据的概率很小,适合于波尔兹曼分布函数,泡利原理失去作用,两者统计结果变得一样了;6.写出半导体的电中性方程,此方程在半导体中有何重要意义电子浓度等于空穴浓度;意义:平衡状态下半导体体内是电中性的;7.半导体本征载流子浓度的表达式及其费米能级载流子浓度:ni=n0p0=NcNv1/2exp-Eg/2kT费米能级:Ei=Ef=Ec+Ev/2+3kT/4lnmp/mn8.若n型硅中掺入受主杂质,费米能级升高还是降低若温度升高当本征激发起作用时,费米能级在什么位置,为什么费米能级降低了;费米能级在本征费米能级以上;9.如何理解分布函数与状态密度的乘积再对能量积分即可求得电子浓度根据公式和常识,必然是这样;10.为什么硅半导体器件比锗器件的工作温度高硅的禁带宽度比锗大,且在相同温度下,锗的本征激发强于硅,很容易就达到较高的本征载流子浓度,使器件失去性能;11.当温度一定时,杂质半导体的费米能级主要由什么因素决定试把强n,弱n型半导体与强p,弱p半导体的费米能级与本征半导体的费米能级比较;决定因素:掺杂浓度,掺杂能级,导带的电子有效态密度等;费米能级比较:强n>弱n>本征>弱p>强p12.如果向半导体中重掺施主杂质,就你所知会出现一些什么效应费米能级深入到导带或者价带中13.半导体的简并化判据Ec-Ef<=0第四章1.试从经典物理和量子理论分别说明载流子受到散射的物理意义;经典:电子在运动中和晶格或者杂质离子发生碰撞导致载流子速度的大小和方向发生了改变;量子理论:电子波仔半导体传播时遭到了散射;2.半导体的主要散射机制;电离杂质散射;晶格振动散射,包括声子波和光学波散射;其他因素散射:等能谷散射,中性杂质散射,位错散射,合金散射,等;3.比较并区别下述物理概念:电导迁移率,漂移迁移率和霍耳迁移率;电导迁移率:漂移迁移率:载流子在电场作用下运动速度的快慢的量度,运动得越快,迁移率越大;运动得慢,迁移率小霍尔迁移率:Hall系数RH与电导率σ的乘积,即│RH│σ,具有迁移率的量纲,Hall迁移率μH 实际上不一定等于载流子的电导迁移率μ, 因为载流子的速度分布会影响到电导迁移率4.什么是声子它对半导体材料的电导起什么作用声子是晶格振动的简正模能量量子,声子可以产生和消灭,有相互作用的声子数不守恒,声子动量的守恒律也不同于一般的粒子,并且声子不能脱离固体存在;电子在半导体中传输时若发生晶格振动散射,则会发出或者吸收声子,使电子动量发生改变, 从而影响到电导率;5.平均自由程,平均自由时间,散射几率平均自由程:电子在受到两次散射之间所走过的平均距离;平均自由时间:电子在受到两次散射之间运动的平均时间;散射几率:用来描述散射的强弱,代表单位时间内一个载流子受到散射的次数;6.几种散射机制同时存在,总的散射几率总散射概率等于多种散射概率之和;7.一块本征半导体样品,试描述用以增加其电导率的两个物理过程;提高迁移率和和提高本征载流子浓度8.如果有相同的电阻率的掺杂锗和硅半导体, 问哪一个材料的少子浓度高, 为什么锗的少子浓度高;由电阻率=1/nqu和ni2=n0p0以及硅和锗本征载流子浓度的数量级差别,可以算出锗的少子浓度高;9.硅电阻率与温度的关系图10.光学波散射和声学波散射的物理机构有何区别各在什么样晶体中起主要作用光学波散射:弹性散射,散射前后电子能量基本不变;主要在离子性晶体中起作用声学波散射:非弹性散射,散射前后电子能量发生改变;主要在共价性晶体中起作用;11.说明本征锗和硅中载流子迁移率随温度增加如何变化迁移率随温度的升高逐渐降低12.电导有效质量和状态密度有效质量有何区别它们与电子的纵向有效质量和横向有效质量的关系如何当导带底的等能面不是球面时,不同方向的电导的有效质量就不同,且态密度分布可能不同,通过把不同的电导有效质量进行加权平均,就可以换算得到状态密度的有效质量; 13.对于仅含一种杂质的锗样品,如果要确定载流子符号、浓度、迁移率和有效质量,应进行哪些测量进行霍尔系数测量和回旋共振法测有效质量;14.解释多能谷散射如何影响材料的导电性;多能谷之间有效质量不同导致迁移率不同,当电子从一能谷跃迁到另一能谷时,迁移率会减低,导致导电性降低;15.解释耿氏振荡现象,振荡频率取决于哪些参数耿氏振荡来源于半导体内的负微分电导,振荡频率决定于外加电压和器件的长度;16.半导体本征吸收与本征光电导本征吸收:半导体吸收光子能量大于带隙的光子,使电子直接跃迁到导带;又本征吸收产生的非平衡载流子的增加使半导体电导率增加;17.光电导灵敏度与光电导增益因子光电导灵敏度:单位光照度所引起的光电导增益因子:铜一种材料由于结构不同,可以产生不同的光电导效果,用增益因子来表示光电导的增强;第五章1. 区别半导体平衡状态和非平衡状态有何不同什么叫非平衡载流子什么叫非平衡载流子的稳定分布半导体的热平衡状态是相对的,有条件的;如果对半导体施加外界作用,破坏了热平衡条件,这就迫使它处于与热平衡状态相偏离的状态,称为非平衡状态;处于非平衡态的半导体比平衡态多出来的这部分载流子称为非平衡载流子;2. 掺杂、改变温度和光照激发均能改变半导体的电导率,它们之间有何区别试从物理模型上予以说明;掺杂:增加浓度,温度:增加本征载流子光照:产生非平衡载流子,增加载流子数目3. 在平衡情况下,载流子有没有复合这种过程为什么着重讨论非平衡载流子的复合过程有,4. 为什么不能用费米能级作为非平衡载流子浓度的标准而要引入准费米能级费米能级和准费米能级有何区别当热平衡状态受到外界影响,遭到破坏, 使半导体处于非平衡状态,不再存在统一的费米能级,因为费米能级和统计分布函数都是指热平衡状态下;而分别就价带和导带中的电子来说,它们各自基本上处于平衡状态,导带和价带之间处于不平衡状态,准费米能级是不重合的;5. 在稳定不变的光照下,半导体中电子和空穴浓度也是保持恒定不变的,但为什么说半导体处于非平衡状态光照是外部条件,6. 说明直接复合、间接复合的物理意义;直接:电子在导带和价带之间的直接跃迁而引起的电子和空穴的复合消失过程间接复合:电子空穴通过禁带中的能级复合;7. 区别: 复合效应和陷阱效应,复合中心和陷阱中心,俘获和复合,俘获截面和俘获几率;复合效应:陷阱效应:积累非平衡载流子的作用;相应的杂质和缺陷为陷阱中心8. 非辐射复合主要有哪几种非辐射复合:表面复合;深能级复合;俄歇Auger复合;9. 载流子的寿命非平衡载流子浓度减少到1/e所经历的时间;10. 扩散流密度与稳态扩散方程单位时间通过单位面积的粒子数称为扩散流密度;参考P165 5-8111. 爱因斯坦关系的推导P170-17112. 连续性方程中各项的物理意义及其典型器件结构的解第1项---由于扩散运动,单位时间单位体积中积累的空穴数;第2,3项---由于漂移运动,单位时间单位体积中积累的空穴数;第4项---由于其它某种因素单位时间单位体积中产生的空穴数产生率;第5项---为由于存在复合过程单位时间单位体积中复合消失的空穴数;第六章1.平衡pn结有什么特点,画出势垒区中载流子漂移运动和扩散运动的方向;2.定性地画出正向偏置时pn结能带图;在图上标出准费米能级的位置,并与平衡时pn结能带图进行比较;3.写出pn结整流方程,并说明方程中每一项的物理意义,对于较大的正向偏置和反向偏置,这个方程分别说明什么样的物理过程;正向偏压, V>0, 正向电流密度随正向偏压指数增大;反向电流密度为常数,不随偏压改变4.反向电流由哪几部分构成的在一般情况下什么是主要的为什么反向电流和温度关系很大5.解释硅pn结的反向电流随反向电压增加而增大的原因;6.为什么pn结的接触电位差不能通过万用表跨接在二极管两端的方法进行测量;7.当pn结n型区的电导率远远大于p型区的电导率时,pn结电流主要是空穴流还是电子流8.说明pn结理想模型的基本假设, 在推导pn结电流–电压关系时,这些基本假设体现在哪些地方①小注入---即注入少数载流子浓度比平衡多数载流子浓度小得多;②突变耗尽层---即外加电压和接触电势差都落在耗尽层上,耗尽层中的电荷是由电离施主和电离受主的电荷组成,耗尽层外的半导体是电中性的;因此,注入的少数载流子在p区和n区是纯扩散运动;③通过耗尽层的电子和空穴电流为常量---耗尽层中没有载流子的产生及复合作用;④玻耳兹曼边界条件---即在耗尽层两端,载流子分布满足玻耳兹曼统计分布.9. 分别画出正向、反向偏置pn结n侧少数载流子的浓度与到pn结距离之间的函数关系曲线,指出过剩载流子浓度何处为正、何处为负10. 对于非理想pn情况应做如何修正着重从物理角度予以说明;测量结果与理论值存在差异的主要原因:①势垒区中载流子的产生与复合对电流影响;②大的注入条件③表面复合④串联电阻效应整理者:宋凌云。
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 )。
半导体物理学试题及答案
半导体物理学试题及答案(总6页) --本页仅作为文档封面,使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--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 )。
《半导体物理学》试题与及答案
练习1-课后习题7
第二章 半导体中杂质和缺陷能级
锑化铟的禁带宽度E g = 0.18 e V ,相对介电常数 εr = 17 ,电子的 有效质量mn∗ = 0.015 m0, m 0为电子的惯性质量,求 ⅰ)施主杂质的电离能, ⅱ)施主的弱束缚电子基态轨道半径。
解:
练习2
第二章 半导体中杂质和缺陷能级
)
得,Ei
EF
k0T ln
p0 ni
代入数据,计算得 Si1 Ei-EF=0.37eV,即p型半导体的EF在禁带中线下0.37eV处; Si2 Ei-EF=0,位于禁带中心位置 Si3 Ei-EF=0.35eV, 在禁带中线上0.35eV处。
作业-课后习题14
第三章 半导体中载流子的统计分布
1、Ⅲ、Ⅴ族杂质在Si、Ge晶体中为( )能级杂质。
(浅)
2、受主杂质向价带提供()成为()电中心。
(空穴;负)
3、杂质处于两种状态:( )和(
)。
4、空位表现为(
(束缚态/中性态;离化态) )作用,间隙原子表现为( )作用。
(受主;施主)
5、以Si在GaAs中的行为为例,说明Ⅳ族杂质在Ⅲ—Ⅴ化合物中可能出现 的双性行为。
p0=NA-ND=2×1015cm-3 n0=ni2/p0=1.125×105cm-3 NA>ND,
电中性条件:NA=ND+p0, 所以,电中性方程:NA=ND+NVexp[(EV-EF)/KT] 即, EF=Ev-KTln[(NA-ND)/NV] =Ev-KTln[p0/NV]
代入数据,可得EF-EV=0.224eV,即费米能级在价带顶上0.224eV处
解:
(1) 根据载流子浓度乘积公式:n0p0=ni2可以求出n0=ni2/p0
半导体物理期末考试试卷及答案解析
---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 半导体物理期末考试试卷及答案解析------------------------------装---------------------------------------------订----------------------------------------线----------------------------------------安徽大学 20 09—20 10 学年第一学期《半导体物理学》考试试卷(B 卷)(闭卷时间 120 分钟)题号一二三四五六七总分得分阅卷人学号答题勿超装订线姓名专业年级一、选择题(每小题 2 分,共 20 分)得分1. 本征半导体是指( )的半导体。
A. 不含杂质和缺陷B. 电子浓度和空穴浓度相等C. 电阻率高D. 电子浓度与本征载流子浓度相等2. 关于 Si 的能带特征,以下描述错误的是( )。
A. 导带底位于六个等效的<100>方向B. 价带顶位于布里渊区中心C. Si 是直接带隙半导体D. 导带底附件的等能面是旋转椭球面3. 导带底附件的状态密度为 gc (E) ,电子占据能级 E 的几率为 fB (E) ,则导带电子浓度为( )。
A. gc (E) fB ( E )B. gc (E) fB ( E ) dE4. 简并半导体是指( )的半导体。
Ec′∫ C. Ec gc (E)dE∫ ( ) Ec′D. Ec gc (E) fB E dEA. (Ec -EF)或(EF-Ev)≤0 B. (Ec-EF)或(EF-Ev)≥0C. 能使用玻尔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5.1/ 14对于 n 型非简并半导体,在饱和区,电阻率随温度上升而增加,可能的原因是( )。
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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
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
15.一块半导体材料,光照在材料中会产生非平衡载流子,若光照
忽然停止tτ=后,其中非平衡载流子将衰减为原来的( A )。
A. 1/e
B. 1/2
C. 0
D. 2/e
16.载流子的漂移运动是由( A )引起的,反映扩散运动强
弱的物理量是( B )。
A.电场
B.浓度差
C.热运动
D. μ
E. P D
F.τ
17.对掺杂的硅等原子半导体,主要散射机构是:(B )。
—
A.声学波散射和光学波散射
B.声学波散射和电离杂质散射
C.光学波散射和电离杂质散射
D.光学波散射
二、证明题
对于某n型半导体,试证明其费米能级在其本征半导体的费米能级之上。
即E Fn>Ei。
三、 计算画图题
1. 三块半导体Si 室温下电子浓度分布为,
16310343
0102031.010, 1.010, 1.010n cm n cm n cm ---=⨯=⨯=⨯,(N C =3*1019cm -3,N V =1*1019cm -3,n i =1010cm -3,ln3000=8, ln1000=)则
"
(1)、计算三块半导体的空穴浓度
(2)、画出三块半导体的能带图
(3)、计算出三块半导体的费米能级相对与C V E E 或的位置
(要求n 型半导体求E C -E F ,p 型半导体求E F -E v )(15分) 2. 室温下,本征锗的电阻率为47cm Ω,试求本征载流子浓度。
若锗原子的浓度为2234.410cm -⨯,掺入施主杂质,使每610个锗原子
中有一个杂质原子,计算室温下电子浓度和空穴浓度(设杂质全部电离)。
试求该掺杂锗材料的电阻率。
设s V cm n ⋅=/36002μ,
s V cm p ⋅=/17002μ 且认为不随掺杂而变化。
若流过样品的电流密度为252.3/mA cm ,求所加的电场强度。
3. 画出金属和N 型半导体接触能带图(m s W W >,且忽略间隙),并
分别写出金属一边的势垒高度和半导体一边的势垒高度表达式。
4. ¥
5. 如图所示,为P 型半导体MIS 结构形成的能带图,画出对应的电
荷分布图。
(6分)
6. 光均匀照射在电阻率为6cm ⋅Ω的n 型Si 样品上,电子-空穴对的
产生率为4×1021cm -3s -1,样品寿命为8µs 。
试计算光照前后样品的电导率。
(s V cm n ⋅=/36002μ,s V cm p ⋅=/17002μ)。