半导体物理学期末复习试题及答案三汇编

一、选择题。

1. 电离后向半导体提供空穴的杂质是（ A ），电离后向半导体提供电子的杂质是（ B ）。

A. 受主杂质
B. 施主杂质
C. 中性杂质
2. 在室温下，半导体Si 中掺入浓度为31410-cm 的磷杂质后，半导体中多数载流子是（ C ），多子浓度为（ D ），费米能级的位置（ G ）；一段时间后，再一次向半导体中掺入浓度为
315101.1-⨯cm 的硼杂质，半导体中多数载流子是（ B ），多子
浓度为（ E ），费米能级的位置（ H ）；如果，此时温度从室温升高至K 550，则杂质半导体费米能级的位置（ I ）。

（已知：室温下，31010-=cm n i ；K 550时，31710-=cm n i ） A. 电子和空穴 B. 空穴 C. 电子 D. 31410-cm E. 31510-cm F. 315101.1-⨯cm G. 高于i E H. 低于i E I. 等于i E
3. 在室温下，对于n 型硅材料，如果掺杂浓度增加，将导致禁带宽度（ B ），电子浓度和空穴浓度的乘积00p n （ D ）2i n ，功函数（ C ）。

如果有光注入的情况下，电子浓度和空穴浓度的乘积np （ E ）2i n 。

A. 增加 B. 不变 C. 减小 D. 等于 E. 不等于 F. 不确定
4. 导带底的电子是( C )。

A. 带正电的有效质量为正的粒子
B. 带正电的有效质量为负的准粒子
C. 带负电的有效质量为正的粒子
D. 带负电的有效质量为负的准粒子
5. P 型半导体MIS 结构中发生少子反型时，表面的导电类型与体材料的类型（ B ）。

在如图所示MIS 结构的C-V 特性图中，代表去强反型的（ G ）。

A. 相同 B. 不同 C. 无关 D. AB 段 E. CD 段 F. DE 段 G. EF 和GH 段
6. 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 7. 由于载流子存在浓度梯度而产生的电流是（ B ）电流，由于载流子在一定电场力的作用下而产生电流是（ A ）电流。

A. 漂移 B. 扩散 C. 热运动
8. 对于掺杂的硅材料，其电阻率与掺杂浓度和温度的关系如图所示，其中，AB 段电阻率随温度升高而下降的原因是（ A ）。

A. 杂质电离和电离杂质散射 B. 本征激发和晶格散射
C. 晶格散射
D. 本征激发
二、判断题。

判断下列叙述是否正确，正确的在括号中打“√”，错误的打“X”。

1. 与半导体相比，绝缘体的价带电子激发到导带所需要的能量比半
导体的大。

（√）2. 砷化稼是直接能隙半导体，硅和锗是间接能隙半导体。

（√）3. 室温下，对于某n型半导体，其费米能级在其本征半导体的费米
能级之下。

（X）4. 在热力学温度零度时，能量比
E小的量子态被电子占据的概率为
F
100%，如果温度大于热力学温度零度时，能量比
E小的量子态被
F
电子占据的概率为小于50%。

（X）5. 费米分布函数适用于简并的电子系统，波耳兹曼分布函数适用于
非简并的电子系统。

（√）6. 将Si掺杂入GaAs中，Si取代Ga则起施主杂质作用，若Si取代
As则起受主杂质作用。

（√）7. 无论本征半导体还是杂质半导体，其电子浓度和空穴浓度的乘积
为常数，由温度和禁带宽度决定。

（√）8. 一块半导体材料，光照在材料中会产生非平衡载流子，其中非平
衡载流子的寿命为τ。

若光照忽然停止，经过τ时间后，非平衡载流子全部消失。

（ X ） 9. 在一定温度下，光照在半导体材料中会产生非平衡载流子，光照稳定后，由于电子空穴对的产生率与复合率相等，所以称为热平衡状态，有统一的费米能级。

（ X ） 10. 金属和半导体接触分为有整流特性的肖特基接触和非整流的欧姆接触。

（ √ ）
三、分析题。

1. 对于室温下硅材料，假设载流子迁移率分别为s V cm n ⋅=/13502μ，
s V cm p ⋅=/5002μ，且认为不随掺杂而变化。

已知C q 19106.1-⨯=，本
征载流子浓度31010-=cm n i ，硅的原子密度为322105-⨯cm ，
31910-==cm N N v c ，eV T k 026.00=，3.5200ln =。

（1） 试计算本征硅的电阻率。

（2） 当在本征硅中掺入百万分之一的砷（As ）后，设杂质全部
电离，试计算电子浓度和空穴浓度。

（3） 画出问题（2）中杂质半导体的能带图，并确定费米能级相
对于C E 的位置。

（4） 试计算问题（2）中杂质半导体的电阻率与本征硅的电阻率
的比值。

（12分）
解：
（1）
()
()cm q n p n i i
i ⋅⨯≈+=
=Ωμμσρ51038.31
1
……….（2分）
（2） 杂质浓度为316632*********---⨯=⨯⨯=cm cm N D ，由于杂质全部
电离，所以3
16
0105-⨯=≈cm N n D ，330
2
0102-⨯==cm n n p i 。

……….（4分）
（3） ⎪⎪⎭
⎫ ⎝
⎛--
=T k E E N n F
C c 00exp ，eV E n N T k E E C c
C F 1378.0ln 00-=-=∴，所以费米能级在C E 下方eV 1378.0处。

……….（2分）
E c
E F
E v
……….（2分）
（4） ()()5001074.211-⨯=+=+=n
p n i p n i n i n n q n q n μμμμμμρρ ……….（
2分） 2. 室温下，n 型硅样品中，掺杂浓度31610-=cm N D 。

光均匀照射Si 样品上，电子-空穴对的产生率为13201025.1--⨯s cm ，样品寿命为s μ8。

计算无光照和有光照的电导率。

其中，已知C
q 19106.1-⨯=，
s V cm n ⋅=/13502μ，s V cm p ⋅=/5002μ。

（8分）
解：
室温下，杂质全部电离，D N n ≈0。

无光照：
()()()()12193160016.2/1350106.110---⋅=⋅⨯⨯⨯=≈cm s V cm C cm q n n Ωμσ
……….（3分）
有光照：
()()315613************.1----⨯=⨯⨯⨯==cm s s cm g p τ∆ ……….（2分）
()
()()()()()
()()()
1
1
1
2191510456.2 296.016.2 /5001350106.110116.2 -----⋅=⋅+⋅=⋅+⨯⨯⨯⨯+⋅=++=cm cm cm s V cm C cm cm pq p n ΩΩΩΩμμ∆σσ
……….（3分）
3. 室温下，施主浓度为316100.1-⨯cm 的n 型硅Si 与铝Al 形成金属与半导体接触，Al 的功函数为eV 30.4，Si 的电子亲和能为eV 05.4。

已知，31910-=cm N c ，eV T k 026.00=，9.61000ln =。

（1）计算硅Si 的功函数。

（2）试画出理想情况下金属-半导体接触的能带图，并标明半导
体表面势S V 的数值。

（3）判断金属-半导体接触形成阻挡层还是反阻挡层。

（12分） 解：
（1）室温下，杂质全部电离，D N n ≈0。

D n c N T k
E N n ≈⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=00exp ，eV n N T k E c
n 18.0ln 0
0≈=……….（2分）
eV eV eV E W n s 23.418.005.4=+=+=χ ………（2分）
（2）半导体表面势V q
W W V m
s s 07.0-=-=
………（2分）
………（4分）（3）形成电子阻挡层。

………（2分）
4. 如图所示，为P型半导体MIS结构形成的能带图。

（1）画出对应的电荷分布图。

（2）判断其表面空间电荷层的状态（多子积累、少子耗尽、少子反型）。

（8分）
解：（1）
()x ρ
………（6分）（2）少子反型………（2分）。