半导体物理练习题

三、填空题（共 15 分，每题 3 分）
1.在公式
中， 是载流子的_________________，m*是载流子的
_________________。
2.N 型硅掺砷后，费米能级向_______移动，在室温下进一步升高温度，费米能级向
_______移动。
3.在同一个坐标系中画出硅和锗二极管的伏安特性为_________________
，电子寿
命
，其表面处，稳定注入的电子浓度
远处？由表面扩散到该处的非平衡少子的电流密度为
。计算： 在距表面多 （表面复合不计）。
2.（12 分）一硅 结，结两边的掺杂浓度为
，
，结面积
，空穴寿命
，空穴扩散系数
。室温下计算： 加正偏压
时，流过 的电流。
3.（12 分）已知本征锗的电导率在 310K 是为
，在 273K 时为
d）寿命与材料的晶格完整性有关 7. 若 pn 结空间电荷区中不存在复合电流，则 pn 结一定在（
）工作状态。
a）反向 b）正向 c）击穿 d）零偏压 8. 在同样的条件下，硅二极管的反向饱和电流要比锗二极管的要（
）。
a）大
b）小
c）相等 d）无法判断
二、多项选择题（总分 24 分，每小题 3 分）
8. 下列叙述中（ ）是正确的 a）PN 结的接触电势差随温度升高要减小
b）PN 结的接触电势差 c）零偏压时的硅 PN 结微分电阻要比锗 PN 结的微分电阻大 d）在相同的正向电压情况下，锗 PN 结的微分电阻 要比硅 PN 结的小 e）在相同的正向电流情况下，锗 PN 结的微分电阻 要比硅 PN 结的大
2. 关于电子的费米分布函数 f(E)，叙述正确的是（ ） a）是能量为 E 的一个量子状态被电子占据的几率 b）电子在能量为 E 的状态上服从泡利原理
c）当 EC-EF〉〉kT 时，费米分布可用波尔兹曼分布近似 d）服从费米分布的半导体是简并的
3. 关于 结的叙述中（ ）是正确的 a）流过 结的正向电流成分中空穴电流占优势
）。
b）共振腔 c）至少达到阈值的电流密度 d）pn 结必须处于反向工作状态
4. 若
，则正确的是（ ）。
a）金属与 n 型半导体接触形成阻挡层 b）金属与 p 型半导体接触形成反阻挡层
5. 为什么 Si 半导体器件的工作温度比 Ge 半导体器件的工作温度高？你认为在高
温条件下工作的半导体应满足什么条件工厂生产超纯 Si 的室温电阻率总是夏天低，
冬天高。试解释其原因。
6. 试解释强电场作用下 GaAs 的负阻现象。
7. 稳定光照下，半导体中的电子和空穴浓度维持不变，半导体处于平衡状态下吗？
a） 不含施主杂质
b）不含受主杂质
c）本征半导体
d）处于绝对零度
2. 半导体中载流子扩散系数的大小决定于其中的（ ）
a） 散射机构
b） 能带结构
c） 复合机构
d） 晶体结构
3. 在温室条件下，1cm3 的硅中掺入浓度为 1016/cm3 的 N 型杂质，则其电导率将增
加（ ）倍
a） 一百万
b） 一千万
杂浓度，其开启电压将（）。
A. 相同
B. 不同
C. 增加
D. 减少
二、思考题
1. 简述有效质量与能带结构的关系。
2. 为什么半导体满带中的少量空状态可以用带有正电荷和具有一定质量的空穴来
描述？
3. 分析化合物半导体 PbS 中 S 的间隙原子是形成施主还是受主？S 的缺陷呢？
4. 说明半导体中浅能级杂质、深能级杂质的作用有何不同？
c）十万
d）无法确定
4. 硅中掺金工艺主要用于制造（ ）器件
a） 大功率
b） 高反压
c） 高频
d）低噪声
5. 现有一材料的电阻率随温度增加而先下降后上升，该材料是（ ）
a）金属
b）本征半导体
c）掺杂半导体
d）高纯化合物半导体
6. MOS 器件的导电沟道是（ ）层
a）耗尽
b）反型
c）阻挡
d）反阻挡
7. 有效的复合中心能级通常都是靠近（ ）
a）Ec c）Ei
b）Ev d）Ef
8. 反向的 PN 结空间电荷区中不存在（ ）电流
a）少子
b）漂移
c）产生
d）复合
二、多项选择题（总分 24 分，每小题 3 分）
1. 以下的叙述中（ ）不属于空穴的特征 a）空穴浓度等于价带中空状态浓度 b）空穴所带的正电荷等于电子电荷
c）空穴的能量等于原空状态内电子的能量的负值 d）空穴的波矢与原空状态内电子的波矢相同
B. 载流子浓度
C. 有效质量 m*
3.非平衡电子的扩散电流密度 扩的方向是（ ）。
A.流密度 Sn 的方向
B.电子扩散方向
C.电子浓度梯度方向
4. 有效陷阱中心的能级接近（）能级。
A.禁带中心能级
B.施主或受主能级
C.费米能级
5.在强电离区，N 型半导体的费米能级位于（）
A.高于施主能级
B.低于施主能级
。
一个 N 型锗样品，在这两个温度时，施主浓度为
。试计算： 在上述两个
温度时掺杂锗的电导率。（设
，
）
4.（13 分）设一均匀的 N 型硅样品，在右半部用一稳定的光照射，如图所示。均匀
产生电子空穴对，产生率为 g。若样品足够长，求稳态时：
1） 样品两边的空穴浓度分布的表达式
2）画出 随 的分布示意图。
为什么？
8. 爱因斯坦关系是什么样的关系？有何物理意义？
9. 怎样才能使得 n 型硅与金属铝接触才能分别实现欧姆接触和整流接触？
综合练习题二
一、选择填空
1.Ⅱ－Ⅵ族化合物半导体起施主作用的缺陷是（ ）。
A. 正离子填隙
B. 正离子缺位
C.负离子填隙
2.下列哪个参数不能由霍尔效应确定（）
A. 迁移率μ
④ ______________________________________
⑤ ______________________________________
⑥ ______________________________________
5.MOS 结构的强反型条件是 __________________
5.（10 分）证明爱因斯坦关系式。
综合练习题四
一、单项选择题（总分 16 分，每小题 2 分）
1.设半导体能带位于 k=0 处，则下列叙述（ ）正确
a）能带底的电子有效质量为正
b）能带底的电子有效质量为负
c）能带底的电子有效质量为负
d）能带底附近电子的速度为负
2. 在室温时 T=300K，在本征半导体的两端外加电压 U,则（ ）
a）价带中的电子不参与导电
b）价带中的电子参与导电
c）基本能级位于禁带中央的下方
d）基本能级位于禁带中央的上方
3. 在制造半导体高速开关器件时，认为地掺入金，其目的是（ ）
a）减少关断时间
b）增加电流放大倍数
c）提高击穿电压
d）增加少子寿命
4. 关于载流子浓度
,对同一材料，在一定温度时，正确的说法是（ ）
A. 1
B. 1/2
C. 1/3
D. 1/4
9. 最有效的复合中心能级位置在（）附近；最有利陷阱作用的能级位置在（）附
近，常见的是（）的陷阱
A. Ea
B. Ed
C. E
D. Ei
E. 少子 F. 多子
10. 载流子的扩散运动产生（）电流，漂移运动长生（）电流。
A. 漂移
B. 隧道
C. 扩散
11. MIS 结构的表面发生强反型时，其表面的导电类型与体材料的（），若增加掺
A. Ec B. Ev C. Eg
D. Ef
6. 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（）有关，而与
（）无关。
A. 杂质浓度 B. 杂质类型 C. 禁带宽度
D. 温度
7. 表面态中性能级位于费米能级以上时，该表面态为（）。
A. 施主态
B. 受主态
C. 电中性
8. 当施主能级 Ed 与费米能级 Ef 相等时，电离施主的浓度为施主浓度的（）倍。
四、解释或说明下列各名词（共 15 分，每小题 5 分）
1.有效质量
2.本征激发
3.欧姆接触和肖特基接触
五、说明以下几种效应及其物理机制，并分别写出其可能的一种应用（总分 21 分，
每小题 7 分）
1.汤姆逊效应
2.霍尔效应
3.耿氏效应
六、计算题或证明题（总分 59 分，共 5 小题）
1.（12 分）一块足够厚的 P 型硅样品，室温下电子迁移率
570K，则多子浓度约为（），少子浓度为（），费米能级（）。（已知：室温下，ni
≈1.5×1010cm－3，570K 时，ni≈2×1017cm－3）
A. 1014cm－3
B. 1015cm－3
C. 1.1×1015cm－3
D. 2.25×1015cm－3
E. 1.2×1015cm－3
F. 2×1017cm－3
G. 高于 Ei
H. 低于 Ei
I. 等于 Ei
3. 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（）。
A. 空穴
B. 电子
4. 对于一定的半导体材料，掺杂浓度降低将导致禁带宽度（），本征流子浓度（），
功函数（）。
A. 增加
B. 不变
C. 减少
5. 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。
一、选择填空（含多项选择）
1. 与半导体相比较，绝缘体的价带电子激发到导带所需的能量（）
A. 比半导体的大 B. 比半导体的小 C. 与半导体的相等
2. 室温下，半导体 Si 掺硼的浓度为 1014cm－3，同时掺有浓度为 1.1×1015cm－3
的磷，则电子浓度约为（），空穴浓度为（），费米能级（）；将该半导体升温至
b） 结的耗尽区宽度主要在 N 型侧 c）流过 结的反向电流成分中没有复合电流 d）降低 N 区的掺杂浓度可以提高 结的反向击穿电压 4. 下面四块半导体硅单晶，除掺杂浓度不同外，其余条件均相同，由下面给出的数 据可知：电阻率最大的是（ ），电阻率最小的是（ ）
a）
b）
，
c）
d）
5. 下列叙述正确的是（ ） a）非平衡载流子在电场作用下，在寿命 时间内所漂移的距离叫牵引长度 b）非平衡载流子在复合前所能扩散深入样品的平均距离称为扩散长度 c）使半导体导带底的电子逸出体外所需的最小能量叫电子亲和
A.禁带中心能级 Ei
B.施主或受主能级
C.费米能级 EF
10.对于某 n 型半导体构成的金－半阻挡层接触，加上正向电压时，随着电压增加，
阻挡层的厚度将逐渐（）。
A. 变宽
B. 不变
C. 变窄
综合练习题三
一、单项选择题（总分 16 分，每小题 2 分）
1. 若某半导体导带中发现电子的几率为零，则该半导体必定（ ）
C.等于施主能级
6.在强电场下，随电场的增加，GaAs 中载流子的平均漂移速率是（）
A.增加
B.减少
C.不变
7.直接复合时，小注入的 N 型半导体的非平衡载流子寿命τd 主要决定于（ ）。
A.
B.
C.
8.N 型半导体的霍尔系数随温度的变化
A. 从正变到负
B. 从负到正
C. 始终为负
9.有效复合中心的能级接近（）能级。
能 d）复合中心指的是促进复合过程的杂质和缺陷
6. 关于 P 型半导体的费米能级 的叙述（ ）是正确的 a） 由温度和受主浓度决定 b）当温度一定时，受主浓度越高， 与 的差就越小 c）当受主浓度一定时，温度越高， 与 的差就越小 d）用适当波长的光均匀照射半导体时， 与 的差变大
7. 关于 PN 结击穿的叙述（ ）是正确的 a）雪崩击穿的击穿电压比隧道击穿的击穿电压高 b）轻掺杂的 PN 结易发生雪崩击穿 c）重掺杂的 PN 结易发生隧道击穿 d）P-i-N 结的击穿电压要比一般 PN 结的击穿电压高
4.一维情况下，描述非平衡态半导体中空穴运动规律的连续性方程为
写出每一项的物理意义是：
① ______________________________________
② ______________________________________
③ ______________________________________
a）仅适用于本征半导体 b）仅适用于 p 型半导体
c）仅适用于 n 型半导体 d）以上三种情况都适用
5. 由（ ）散射决定的迁移率正比于
a）电离杂质
b）声子波
c）光子波
d）电子间的
6. 关于半导体中非平衡载流子的寿命，下列叙述不正确的是( )。
a）寿命与材料类型有关
b）寿命与材料的表面状态有关 c）寿命与材料的纯度有关
Hale Waihona Puke Baidu
1. 关于霍耳效应，下列叙述正确的是（ ）。
a）n 型半导体的霍耳系数总是负值。 b）p 型半导体的霍耳系数可以是正值，零或负值。
c）利用霍耳效应可以判断半导体的导电类型。 d）霍耳电压与样品形状有关。 2. 下列（ ）不属于热电效应。
a）塞贝克效应 b）帕耳帖效应
c）汤姆逊效应 d）帕斯托效应
3. 半导体 pn 结激光的发射，必须满足的条件是（ a）形成粒子数分布反转