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电子科技大学半导体物理期末考试试卷a试题答案

电子科技大学半导体物理期末考试试卷a试题答案半导体物理课程考试题A卷（120分钟）考试形式：闭卷考试日期2022年元月18日课程成绩构成：平时10分，期中5分，实验15分，期末70分一、选择题（共25分，共25题，每题1分）A）的半导体。

A.不含杂质和缺陷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EF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、公式某/mqτμ=中的τ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某1015cm-3的硅B.含磷1某1016cm-3的硅C.含硼1某1015cm-3，磷1某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某1014cm-3的硼和1.1某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，ni≈1.5某1010cm-3；570K时，ni≈2某1017cm-3）A、1某1014cm-3B、1某1015cm-3C、1.1某1015cm-3D、2.25某105cm-3E、1.2某1015cm-3F、2某1017cm-3G、高于EiH、低于EiI、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。

电子科技大学大学物理期末考试试卷(含答案)

电子科技大学大学物理期末考试试卷(含答案)一、大学物理期末选择题复习1．如图所示,质量为m 的物体用平行于斜面的细线联结置于光滑的斜面上,若斜面向左方作加速运动,当物体刚脱离斜面时,它的加速度的大小为( )(A) g sin θ (B) g cos θ (C) g tan θ (D) g cot θ答案D2．将一个带正电的带电体A 从远处移到一个不带电的导体B 附近，则导体B 的电势将（）（A ）升高（B ）降低（C ）不会发生变化（D ）无法确定答案A3．如图所示，半径为R 的均匀带电球面，总电荷为Q ，设无穷远处的电势为零，则球内距离球心为r 的P 点处的电场强度的大小和电势为：（）(A) 00,4QE U rπε== (B) 00,4Q E U R πε==(C) 200,44QQ E U r r πεπε== (D)200,44QQ E U r R πεπε== 答案B4．在图（ａ）和（ｂ）中各有一半径相同的圆形回路L 1 、L 2 ，圆周内有电流I 1 、I 2 ，其分布相同，且均在真空中，但在（ｂ）图中L 2 回路外有电流I 3 ，P 1 、P 2 为两圆形回路上的对应点，则（）（A ） ⎰⎰⋅=⋅21L L d d l B l B ，21P P B B = （B ） ⎰⎰⋅≠⋅21L L d d l B l B ，21P P B B = （C ） ⎰⎰⋅=⋅21L L d d l B l B ，21P P B B ≠ （D ） ⎰⎰⋅≠⋅21L L d d l B l B ，21P P B B ≠ 答案C5．一物体沿固定圆弧形光滑轨道由静止下滑，在下滑过程中，则（）（A ）它的加速度的方向永远指向圆心，其速率保持不变（B ）它受到的轨道的作用力的大小不断增加（C ）它受到的合外力大小变化，方向永远指向圆心 m（D）它受到的合外力大小不变，其速率不断增加答案 B6．有两个倾角不同、高度相通、质量一样的斜面放在光滑的水平面上，斜面是光滑的，有两个一样的物块分别从这两个斜面的顶点由静止开始滑下，则（）（A）物块到达斜面低端时的动量相等（B）物块到达斜面低端时动能相等（C）物块和斜面（以及地球）组成的系统，机械能不守恒（D）物块和斜面组成的系统水平方向上动量守恒答案 D7．有两个力作用在一个有固定转轴的刚体上：（1）这两个力都平行于轴作用时，它们对轴的合力距一定是零；（2）这两个力都垂直于轴作用时，它们对轴的合力距可能是零；（3）当这两个力的合力为零时，它们对轴的合力距也一定是零；（4）当这两个力对轴的合力距为零时，它们的合力也一定为零。

2008-半导体物理期末考试试卷A-参考答案与评分标准

………密………封………线………以………内………答………题………无………效……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半导体物理课程考试题A卷（120分钟）考试形式：闭卷考试日期200 8年1 月10日课程成绩构成：平时10 分，期中 5 分，实验15 分，期末70 分实际成绩构成：平时分，期中分，实验分，期末分，总分一、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*/m0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3/4B.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32/9C.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8/3D.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3/85、.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/e2；D.1/26、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。

电子科技大学半导体物理期末考试试卷A试题答案

………密………封………线………以………内………答………题………无………效……2012半导体物理学期末试题一、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*/m0值是乙的2倍，那么用类氢模型计算结果是（D ）。

A.1/4 ； B.1/e ； C.1/e2； D.1/26、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Dｎ与ＮＤ有如下图（C ）所示的最恰当的依赖关系：ＤｎＤｎＤｎＤｎ8、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………密………封………线………以………内………答………题………无………效……杂浓度一定时，温度从室温逐步增加，费米能级向( C )移动。

电子科技大学半导体物理A考试试题与参考答案

12、欧姆接触是指（ D ）的金属－半导体接触。
2
A、Wms=0
B、Wms ＜0
C、W ms ＞0
D、阻值较小并且有对称而线性的伏－安特性
13、在 MIS 结构的金属栅极和半导体上加一变化的电压，在栅极电压
由负值增加到足够大的正值的的过程中，如半导体为 P 型，则在半导
体的接触面上依次出现的状态为（ B ）。
C、电阻率最高； C、电子密度与本征载流子密度相等。
5、简并半导体是指（ A ）的半导体
A、(EC-EF)或(EF-EV)≤0 B、(EC-EF)或(EF-EV)≥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
1
6、当 Au 掺入 Si 中时，它引入的杂质能级是（ A ）能级，在半
二 0 0 五至二 0 0 六学年第一学期
一、选择填空（含多选题）（18 分）
1、重空穴是指（ C
）
A、质量较大的原子组成的半导体中的空穴
B、价带顶附近曲率较大的等能面上的空穴
C、价带顶附近曲率较小的等能面上的空穴
D、自旋－轨道耦合分裂出来的能带上的空穴
2、硅的晶格结构和能带结构分别是（ C ）
E, 产生漂移电流：
j漂 = qµ p p0E
稳定时两者之和为零，即：
−qDp
dp0 dx
+
qµ p
p0 E
= 0
而 E = − dV ，有电场存在时，在各处产生附加势能－qV(x)，使得能带发生倾斜。 dx
在x处的价带顶为：E V(x)=E V-qV(x)，则x处的空穴浓度为：
3
= p0 (x)
NV
exp(−

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电子科技大学二零九至二零一零学年第一学期期末考试半导体物理课程考试题 A 卷（ 120分钟）考试形式：闭卷考试日期 2010年元月 18日课程成绩构成：平时 10 分，期中 5 分，实验 15 分，期末 70 分一、选择题（共25分，共 25题，每题1 分）A ）的半导体。

A. 不含杂质和缺陷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*/m q τμ=中的τ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EiH 、低于EiI 、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。

[新版]半导体物理学期末复习试题及答案一.doc

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 ）。

2006-半导体物理期末考试试卷A

………密………封………线………以………内………答………题………无………效……电子科技大学二零零五至二零零六学年第一学期期末考试半导体物理课程考试题 A 卷（120分钟）考试形式：闭卷考试日期200 6年1 月13日注：1、本试卷满分70分，平时成绩满分10分，实验成绩满分10分；期中考试成绩10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、多选题：（18分）1.对于一定的p型非简并半导体材料，掺杂浓度降低将导致禁带宽度（），本征流子浓度（）；A、增加，B、不变，C、减少。

2. 对于一定的n型非简并半导体材料，温度一定时，减少掺杂浓度，将导致（）靠近Ei；A、Ec ， B、Ev， C、Eg， D、EF3. 热平衡时，半导体中的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4. 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；A、1，B、1/2，C、1/3，D、1/4。

5. 对于非简并Si单晶样品，温度降低使得其禁带宽度（），其本征载流子浓度（）。

A、增加B、不变C、减小6. 影响非简并掺杂半导体器件性能的两种主要载流子的散射机制是（）：A、位错散射B、晶格振动散射C、中性杂质散射D、电离杂质7. n型和p型两片GaAs晶片是均匀掺杂的，即N D（n型）=N A（p型）》n i。

那么n型晶片的多子浓度（）p型晶片的多子浓度。

n型晶片的电阻率（）p型晶片。

………密………封………线………以………内………答………题………无………效……A、等于B、大于C、小于8. 300K下，轻掺杂p型Si变为重掺杂p型Si后其电子迁移率将（），空穴迁移率将（）。

A、增加B、不变C、减小9. 描述载流子输运的重要特性时，载流子的迁移率是与（）相关的参数，扩散系数是与（）相关的参数。

A、扩散运动B、漂移运动C、热运动10. “表面电场效应”是指载流子被平行于半导体表面的电场加速的现象。

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。

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。

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、EC -EF或EF-EV≤0B、EC -EF或EF-EV≥0C、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1015 cm-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-34、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Ei；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 、1/210、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 ＜0C 、W ms ＞0D 、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 qVn n KT p KT == 2分当n s =p p0时;有：20exp(),Sp i qV p n KT= 1分 0exp()2Sp i qV P n KT= 1分另外：0exp()exp()exp()F V i F B p V i i E E E E qVp N n n KT KT KT --=-=-= 2分比较上面两个式子;可知V S =2V B 饱和电离时;P p0=N A ;即：exp()2S A i qVN n KT= 1分故：22ln As B iN KT V V q n ==1分三、简答题32分1、解释什么是Schottky 接触和欧姆接触;并画出它们相应的I-V 曲线 8分答：金属与中、低掺杂的半导体材料接触;在半导体表面形成多子的势垒即阻挡层;其厚度并随加在金属上的电压改变而变化;这样的金属和半导体的接触称为Schottky 接触..2分金属和中、低掺杂的半导体材料接触;在半导体表面形成多子的势阱即反阻挡层;或金属和重掺杂的半导体接触;半导体表面形成极薄的多子势垒;载流子可以隧穿过该势阱;形成隧穿电流;其电流－电压特性满足欧姆定律..2分Schottky 势垒接触的I-V 特性欧姆接触的I-V 特性2分 2分2、试画出n 型半导体构成的理想的MIS 结构半导体表面为积累、耗尽、反型时能带图和对应的的电荷分布图 3×3分＝9分解：对n 型半导体的理想MIS 结构的在不同的栅极电压下;当电压从正向偏置到负电压是;在半导体表面会出现积累、耗尽、反型现象;其对应的能带和电荷分布图如下：3、试画出中等掺杂的Si 的电阻率随温度变化的曲线;并分析解释各段对应的原因和特点8分解：ρAB ;杂质散射导致迁移率也升高;故电阻率ρ随温度T BC ：;载流子浓度基本不变..晶格振动散射导致E vE iE F a 堆积E iE Fc 反型E F E i迁移率下降;故电阻率ρ随温度T 升高上升；2分 CD ：本征激发为主..晶格振动散射导致迁移率下降;但载流子浓度升高很快;故电阻率ρ随温度T 升高而下降；2分4、试比较半导体中浅能级杂质和深能级杂质对其电学参数的影响;并说明它们在实践中的不同应用..7分答：在常温下浅能级杂质可全部电离;可显着地改变载流子的浓度;从而影响半导体材料的电导率..深能级杂质在常温下;较难电离;并且和浅能级杂质相比;掺杂浓度不高;故对载流子的浓度影响不大;但在半导体中可以起有效的复合中心或陷阱作业;对载流子的复合作用很强..4分所以;在实际的应用中;通过浅能级杂质调节载流子的浓度、电阻率;改变材料的导电类型；而通过深能级杂质提供有效的复合中心;提高器件的开关速度..3分四、计算题 2×10分1、设p 型硅能带图如下所示;其受主浓度N A =1017/cm 3;已知：W Ag =4.18eV;W Pt =5.36eV;N V =1019/cm 3;E g =1.12eV;硅电子亲和能χ＝4.05eV;试求：10分 1室温下费米能级E F 的位置和功函数W S ;2不计表面态的影响;该p 型硅分别与Pt 和Ag 接触后是否形成阻挡层 3若能形成阻挡层;求半导体一边的势垒高度..已知W Ag =4.81eV; W Pt =5.36eV; N v =1019cm -3; E g =1.12eV; Si 的电子亲和能Χ＝4.05eV解：1室温下;杂质全部电离;本征激发可以忽略;则：0exp()F VA v E E p N N kT-==- 1分191710ln 0.026ln 0.1210V F V V V A N E E kT E E eV N =+===+ 2分∴ 0.12 1.120.12 1.0n g E E eV =-=-= 1分所以;功函数为： 1.0 4.05 5.05()s n W E eV χ=+=+= 1分2 不计表面态的影响;对P 型硅;当W s ＞W m 时;金属中的电子流向半导体;使得表面势V s ＞0;空穴附加能量为qV s ;能带向下弯;形成空穴势垒..故p 型硅和Ag 接触后半导体表面形成空穴势垒;即空穴的阻挡层；而Wpt=5.36eV 大于Ws=5.05eV; 所以p 型硅和Pt 接触后不能形成阻挡层.. 3分3 Ag 和p-Si 接触后形成的阻挡层的势垒高度为：4.815.060.24()D m s qV W W eV =-=-=- 2分5、一个理想的MOS 电容器结构;半导体衬底是掺杂浓度N A =1.5×1015cm -3的p 型硅..如氧化层SiO 2的厚度是0.1μm 时;阈值电压V T 为1.1V;问氧化物层的厚度为0.1μm 时;其V T 是多少 10分解： 00002S S T S B r Q d QV V V C εε=-+=-+ 2分 ∴100012ST Br Q V V d εε--=10100()2S T B r Q V d V εε=-+ 1分 ∴100012ST Br Q V V d εε--=代入 20200()2ST B r Q V d V εε=-+ 1分可得：022111010.2(2)2(2)2220.1T T B B T B B T B d m V V V V V V V V V d mμμ=-+=-+=- 2分因为：200exp()exp()S i S s p p qV n qV n n KT p KT==0exp()exp()F B A i i Ei E qVP N n n KT KT -=== 2分所以;15101.510ln 0.026ln 0.30()1.510A B i F i N kT V E E V q n ⨯=-==⨯=⨯ 1分故22 1.120.3 1.6()T V V =⨯-⨯= 1分朱俊2006-12-28。

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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A. 不含杂质和缺陷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*/m q τμ=中的τ是半导体载流子的（ C ）。

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 ）。

A 、E AB 、E DC 、E FD 、EiE 、少子F 、多子9、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（ B ），若增加掺杂浓度，其开启电压将（ C ）。

A 、相同B 、不同C 、增加D 、减少10、对大注入条件下，在一定的温度下，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11、可以由霍尔系数的值判断半导体材料的特性，如一种半导体材料的霍尔系数为负值，该材料通常是（ A ）A 、n 型B 、p 型C 、本征型D 、高度补偿型12、如在半导体中以长声学波为主要散射机构是，电子的迁移率n 与温度的（ B ）。

A 、平方成正比B 、23次方成反比 C 、平方成反比 D 、23次方成正比13、为减少固定电荷密度和快界面态的影响，在制备MOS 器件时通常选择硅单晶的方向为（ A ）。

A 、【100】B 、【111】C 、【110】D 、【111】或【110】 14、简并半导体是指（ A ）的半导体。

A 、(E C -E F )或(E F -E V )≤0B 、(EC -E F )或(E F -E V )≥0C 、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15、在硅基MOS 器件中，硅衬底和SiO 2界面处的固定电荷是（ B ），它的存在使得半导体表面的能带（ C ），在C-V 曲线上造成平带电压（ F ）偏移。

A 、钠离子B 、过剩的硅离子C 、向下D 、向上E 、向正向电压方向；F 、向负向电压方向谷。

2、n 型硅掺砷后，费米能级向 Ec(上) 移动，如升高材料的工作温度，则费米能级向 Ei(下)移动。

4、复合中心的作用是促进电子和空穴的复合，起有效的复合中心的杂质能级必须位于Ei （禁带中线），并且对电子和空穴的俘获系数r n 和r p 必须满足 r n ＝r p 。

5、热平衡条件下，半导体中同时含有一种施主杂质和一种受主杂质情况下的电中性条件是＿p 0+n D +=n 0+p A - 。

7、MIS 结构的表面发生强反型时，其表面的导电类型和体材料的导电类型＿相反（相同或相反）8、在半导体中，如果温度升高，则考虑对载流子的散射作用时，电离杂质散射概率减小和晶格振动散射概率增大。

三、问答题（共25分，共四题， 6 分＋6分＋6分＋7分）1、在本征半导体中进行有意掺杂各种元素，可改变材料的电学性能。

请解释什么是浅能级杂质、深能级杂质，它们分别影响半导体哪些主要性质；什么是杂质补偿？杂质补偿的意义何在？（本题6分）答：浅能级杂质是指其杂质电离能远小于本征半导体的禁带宽度的杂质。

它们电离后将成为带正电（电离施主）或带负电（电离受主）的离子，并同时向导带提供电子或向价带提供空穴。

它可有效地提高半导体的导电能力。

掺杂半导体又分为n型半导体和p型半导体。

（2分）深能级杂质是指杂质所在的能级位置在禁带中远离导带或价带，在常温下很难电离，不能对导带的电子或价带的空穴的浓度有所贡献，但它可以提供有效的复合中心，在光电子开关器件中有所应用。

（2分）当半导体中既有施主又有受主时，施主和受主将先互相抵消，剩余的杂质最后电离，这就是杂质补偿。

（1分）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。

（1分）2、什么是扩散长度、牵引长度和德拜长度，它们由哪些因素决定？。

（本题6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，它由扩散系数和材料的非平衡载流子的寿命决定，即L=（2分）牵引长度是指非平衡载流子在电场E的作用下，在寿命τ时间内所漂移的距离，即=，由电场、迁移率和寿命决定。

（2分）L E Eμτ()德拜长度是德拜研究电介质表面极化层时提出的理论的长度，用来描写正离子的电场所能影响到电子的最远距离。

在半导体中，表面空间电荷层厚度随掺杂浓度、介电常数和表面势等因素而改变，其厚度用一个特征长度即德拜长度L D表示。

它主要由掺杂浓度决定。

掺杂大，L D小。

（2分）3、试说明半导体中电子有效质量的意义和性质，并说明能带底和能带顶、内层电子和外层电子的有效质量的各自特点。

（本题6分）答：有效质量是半导体内部势场的概括。

在讨论晶体中的电子在外力的作用下的运动规律时，只要将内部周期性势场的复杂作用包含在引入的有效质量中，并用它来代替惯性质量，就可以方便地采用经典力学定律来描写。

由于晶体的各向异性，有效质量和惯性质量不一样，它是各向异性的。

(2分)在能带底附近，由于22k E∂∂为正，电子有效质量大于0；(1分)在能带顶部附近，由于22kE∂∂为负，电子有效质量小于0。

(1分)小，有效质量大；(1分)大，有效质量小。

(1分)4、什么叫复合中心？何谓间接复合过程？有哪四个微观过程？试说明每个微观过程和哪些参数有关。

（本题7分）答：半导体内的杂质和缺陷能够促进复合，称这些促进复合的杂质和缺陷为复合中心；（1分）间接复合：非平衡载流子通过复合中心的复合；（1分）四个微观过程：俘获电子，发射电子，俘获空穴，发射空穴；（1分）俘获电子：和导带电子浓度和空穴复合中心浓度有关。

（1分）发射电子：和复合中心能级上的电子浓度。

（1分）俘获空穴：和复合中心能级上的电子浓度和价带空穴浓度有关。

（1分）发射空穴：和空的复合中心浓度有关。

（1分）四、计算题（共35分，7＋10＋8＋10，共4题）1、⑴计算本征硅在室温时的电阻率；⑵ 但掺入百万分之一的砷(As)后，如杂质全部电离，计算其电导率比本征硅的电导率增大多少倍。

（本题7分）（电子和空穴的迁移率分别为1350cm 2/(V .s)和500 cm 2/(V .s)，假使在杂质浓度小于1×1017cm -3时电子的迁移率为850 cm 2/(V .s)，n i =1.5×1010cm -3，硅的原子密度为5×1022cm -3。

）解：（1）)/(1044.4)5001350(106.1105.1)(61910cm S q n i p n i i --⨯=+⨯⨯⨯⨯=∴+=σμμσ （3分）（2）N D =5×1022×10-6=5×1016(cm -3)因为全部电离，所以n 0=N D 。

（1分）忽略少子空穴对电导率的贡献，所以：)/(8.6850106.110519160cm S q n n=⨯⨯⨯⨯==-μσ 661053.11044.48.6⨯=⨯=∴-i σσ 即电导率增大了153万倍。

（3分）2、有一块足够厚的p 型硅样品，在室温300K 时电子迁移率μn =1200 cm 2/(V .s)，电子的寿命s n μτ10=。

如在其表面处稳定地注入的电子浓度为312107)0(-⨯=∆cm n 。

试计算在离开表面多远地方，由表面扩散到该处的非平衡载流子的电流密度为1.20mA/cm 2。

（表面复合忽略不计）。

（k 0=1.38×10-23J/K ）,q=1.6×10-19C ，k 0T=0.026eV) （本题10分）解：由爱因斯坦关系可得到室温下电子的扩散系数：s m S V cm eeVq T k D n o n /102.31./1200026.0242-⨯=⨯==μ (2 分) 电子的扩散长度 )(1076.11010102.31464m D L n n n ---⨯=⨯⨯⨯==τ (2 分) 非平衡载流子的扩散方程为：dxx n d D x S n n )()(∆-=，其中(2 分)所以，扩散电流J=Lnxn n n e L n qD x qS -∆=-)0()( (2 分)由上式可得到：⎥⎦⎤⎢⎣⎡∆=n n n JL n qD L x )0(ln (1 分)把312107)0(-⨯=∆cm n ，2/20.1cm mA J =，m L n 41076.1-⨯=，以及Dn 的值代入上式，得到：)(107.8121076.1107102.31106.1ln 1076.1514184194m x -----⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯= (1 分)3、由金属－SiO 2-P 型硅组成的MOS 结构，当外加电场使得半导体表面少数载流子浓度n s 与半导体内部多数载流子浓度p p0相等时作为临界强反型条件。