2009半导体物理试卷-B卷答案
《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
所以样品的电导率为： q(n0 n p0 p )
代入数据得，电导率为2.62 ×1013S/cm 所以，电场强度 E J 1.996103 mA / cm
作业-课后习题2
第四章 半导体的导电性
试计算本征Si 在室温时的电导率，设电子和空穴迁移率分别为1450cm2/V·S 和500cm2/V·S。当掺入百万分之一的As 后，设杂质全部电离，试计算其电 导率。比本征Si 的电导率增大了多少倍？（ni=1.5×1010cm-3; Si原子浓度为 =5.0×1022cm-3,假定掺杂后电子迁移率为900cm2/V·S)
m0为电子惯性质量，k1=1/2a; a=0.314nm。试求： （1）禁带宽度； （2）导带底电子有效质量； （3）价带顶电子有效质量； （4）价带顶电子跃迁到导带底时准动量的变化。
练习2-课后习题2
第一章 半导体中的电子状态
2.晶格常数为0.25nm的一维晶格，当外加102V/m和107V/m 的电 场时，试分别计算电子自能带底运动到能带顶所需的时间。
所以，300k时，
nT 300
(1.05 1019
5.7
1018 )
exp(
0.67 1.61019 21.381023 300)
1.961013cm3
77k时，
半导体物理试卷及答案
《半导体物理》课程考试试卷（A ）开课二级学院: , 考试时间: 年____月____日时考试形式：闭卷√、开卷□, 允许带计算器入场一、选择题（每小题2分, 共10分）1.室温下一硫化镉样品的可动载流子密度为, 迁移率为, 则此样品的电导率是。
A. 16B. 17C. 18D. 192.一块长的硅片, 横截面是, 用于测量电子迁移率。
已知掺杂浓度为, 测得电阻值为, 则其电子迁移率为。
A. 1450B. 550C. 780D. 13903.室温下, 费米分布函数在处的值为A. 0B. 0.5C. 0.56D. 14.对某块掺杂硅材料在整个温度范围内测量霍尔系数, 结果均为, 则该材料的导电类型为A. N型B. P型C. 本征D. 不确定5.一个零偏压下的PN结电容, 每单位面积的耗尽层电容, 硅的介电常数为, 则耗尽层宽度是A. B. C. D.二、判断题（每小题2分, 共10分）1.载流子的扩散运动产生漂移电流。
（）2.简并化半导体的主要特点是掺杂浓度很低。
（）3.SiC是宽带隙的半导体材料。
（）4.弗仑克尔缺陷是指空位和间隙原子成对出现的缺陷。
（）5.对于窄禁带半导体材料, 热电击穿是重要的击穿机制。
（）三、填空题（每空2分, 共10分）1.有效的陷阱中心能级在附近。
2.一定温度下, 非简并半导体的热平衡载流子浓度的乘积= 。
3.最初测出载流子有效质量的实验名称是。
4.金属半导体接触可分为两类, 分别是和欧姆接触。
5.不含任何杂质和缺陷的理想半导体称为半导体。
四、名词解释（每小题4分, 共8分）1.耿氏效应2.准费米能级五、简答题（每小题8分, 共16分）1、解释什么是深能级杂质和浅能级杂质？硅中掺入的硼属于哪一种杂质？硅中掺入的金属于哪一种杂质, 起什么作用？2.简述费米分布函数和玻尔兹曼分布函数的区别。
六、计算：（共12分）假设在PN结的两侧有相同和均匀的掺杂, , 计算单位面积的非补偿施Array主离子的数量。
2009半导体物理试卷-A卷答案
………密………封………线………以………内………答………题………无………效……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 ）………密………封………线………以………内………答………题………无………效……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 ）。
半导体物理试卷b答案
一、名词解释（本大题共5题每题4分，共20分）1. 直接复合：导带中的电子越过禁带直接跃迁到价带，与价带中的空穴复合，这样的复合过程称为直接复合。
2.本征半导体：不含任何杂质的纯净半导体称为本征半导体，它的电子和空穴数量相同。
3．简并半导体：半导体中电子分布不符合波尔兹满分布的半导体称为简并半导体。
过剩载流子：在光注入、电注入、高能辐射注入等条件下，半导体材料中会产生高于热平衡时浓度的电子和空穴，超过热平衡浓度的电子△n=n-n0和空穴△p=p-p0称为过剩载流子。
4. 有效质量、纵向有效质量与横向有效质量答：有效质量：由于半导体中载流子既受到外场力作用，又受到半导体内部周期性势场作用。
有效概括了半导体内部周期性势场的作用，使外场力和载流子加速度直接联系起来。
在直接由实验测得的有效质量后，可以很方便的解决电子的运动规律。
5. 等电子复合中心等电子复合中心：在III- V族化合物半导体中掺入一定量与主原子等价的某种杂质原子，取代格点上的原子。
由于杂质原子与主原子之间电性上的差别，中性杂质原子可以束缚电子或空穴而成为带电中心。
带电中心吸引与被束缚载流子符号相反的载流子，形成一个激子束缚态。
这种激子束缚态叫做等电子复合中心。
二、选择题（本大题共5题每题3分，共15分）1．对于大注入下的直接辐射复合，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2．有3个硅样品，其掺杂情况分别是：甲．含铝1×10-15cm-3乙.含硼和磷各1×10-17cm-3丙.含镓1×10-17cm-3室温下，这些样品的电子迁移率由高到低的顺序是（C ）甲乙丙 B. 甲丙乙 C. 乙甲丙 D. 丙甲乙3．有效复合中心的能级必靠近( A )A.禁带中部B.导带C.价带D.费米能级4．当一种n 型半导体的少子寿命由直接辐射复合决定时，其小注入下的少子寿命正比于（C ）A.1/n 0B.1/△nC.1/p 0D.1/△p5．半导体中载流子的扩散系数决定于其中的( A )A.散射机构B. 复合机构C.杂质浓变梯度D.表面复合速度6．以下4种半导体中最适合于制作高温器件的是（ D ）A. SiB. GeC. GaAsD. GaN三、简答题（20分）1．请描述小注入条件正向偏置和反向偏置下的pn 结中载流子的运动情况，写出其电流密度方程，请解释为什么pn 结具有单向导电性？ （10分）解：在p-n 结两端加正向偏压V F , V F 基本全落在势垒区上，由于正向偏压产生的电场与内建电场方向相反，势垒区的电场强度减弱，势垒高度由平衡时的qV D 下降到q(V D -V F )，耗尽区变窄，因而扩散电流大于漂移电流，产生正向注入。
09级半导体器件物理A卷答案
09级半导体器件物理A卷答案15(晶体管中复合与基区厚薄有关，基区越厚，复合越多，因此基区应做得项目一二三四五总分( C )A(较厚 B(较薄 C(很薄满分 10016(pn结反偏状态下，空间电荷层的宽度随外加电压数值增加而( A )。
得分 A(展宽 B(变窄 C(不变17(在开关器件及与之相关的电路制造中，( C )已作为缩短少数载流子寿命的有效手段。
A 钝化工艺B 退火工艺C 掺金工艺一、选择题:(含多项选择，共30分，每空1分，错选、漏选、多选18(在二极管中，外加反向电压超过某一数值后，反向电流突然增大，这个电压叫( B )。
均不得分) A 饱和电压 B 击穿电压 C 开启电压 1(半导体硅材料的晶格结构是( A ) 19(真空能级和费米能级的能值差称为( A ) A 金刚石 B 闪锌矿C 纤锌矿 A 功函数 B 亲和能 C 电离电势 2(下列固体中，禁带宽度Eg最大的是( C ) 20(平面扩散型双极晶体管中掺杂浓度最高的是( A ) , 金属 , 半导体 ,绝缘体 A 发射区 B 基区 C 集电区 3(硅单晶中的层错属于( C ) 21(栅电压为零，沟道不存在，加上一个负电压才能形成P沟道，该MOSFET为( A ) , 点缺陷 , 线缺陷 , 面缺陷 A P沟道增强型 B P沟道耗尽型 C N沟道增强型 D N沟道耗尽型 4(施主杂质电离后向半导体提供( B )，受主杂质电离后向半导体提供( A )，本征激发后向半导体提供( A B )。
判断题(共20分，每题,分) 二、常州信息职业技术学院 2010 ,2011 A 空穴 B 电子 ,(( ? )半导体材料的导电性能介于导体和绝缘体之间。
5(砷化镓中的非平衡载流子复合主要依靠( A ) ,(( ? )半导体中的电子浓度越大，则空穴浓度越小。
业技术学院 2010 ,2011 学年第一 A 直接复合 B 间接复合 C 俄歇复合,(( × )半导体中载流子低温下发生的散射主要是晶格振动的散射。
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。
半导体物理期末试卷含部分答案
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．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流子运动难易程度的物理量，联系两者的关系式是 qT k D n n 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。
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 )。
电子科技大学2009半导体物理期末考试试题答卷B试题参考答案
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B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9.有效质量概括了晶体内部势场对载流子的作用，可通过回旋共振实验来测量。
10.某N型Si半导体的功函数W S是4.3eV，金属Al的功函数W m是4.2 eV，该半导体和金属接触时的界面将会形成反阻挡层接触/欧姆接触。
11. 有效复合中心的能级位置靠近禁带中心能级/本征费米能级/E i。
12. MIS结构中半导体表面处于临界强反型时，表面少子浓度等于内部多子浓度，表面反型13. 金属和n 型半导体接触形成肖特基势垒，若外加正向偏压于金属，则半导体表面电子势二、选择题（共15分，每题1 分）导体 5. 空间实验室中失重状态下生长的GaAs 与地面生长的GaAs 相比，载流子迁移率要高，这A. 无杂质污染B. 晶体生长更完整C. 化学配比更合理 A. 复合机构B. 散射机构C. 禁带宽度D. 晶体结构7. 若某材料电阻率随温度升高而单调下降，该材料是 A 。
A. 本征半导体B. 杂质半导体C. 金属导体A. 上升c) 掺入浓度1016 cm-3的P原子，浓度为1015 cm-3的B原子；d) 纯净硅。
A. abcdB. cdbaC. adcbD. dabc12. 以下4种不同掺杂情况的半导体，热平衡时室温下少子浓度最高的是 D 。
A. 掺入浓度1015 cm-3 P原子的Si半导体；B. 掺入浓度1014 cm -3 B 原子的Si 半导体；C. 掺入浓度1015 cm -3 P 原子Ge 半导体；D. 掺入浓度1014 cm -3 B 原子Ge 半导体。
（已知室温时：Si 的本征载流子浓度310105.1-⨯=cm n i ，Ge 的本征载流子浓度313104.2-⨯=cm n i ）13. 直接复合时，小注入的P 型半导体的非平衡载流子寿命 τd 决定于 B 。
半导体物理试卷b答案教学文案
半导体物理试卷b答案一、名词解释（本大题共5题每题4分，共20分）1. 直接复合：导带中的电子越过禁带直接跃迁到价带，与价带中的空穴复合，这样的复合过程称为直接复合。
2.本征半导体：不含任何杂质的纯净半导体称为本征半导体，它的电子和空穴数量相同。
3．简并半导体：半导体中电子分布不符合波尔兹满分布的半导体称为简并半导体。
过剩载流子：在光注入、电注入、高能辐射注入等条件下，半导体材料中会产生高于热平衡时浓度的电子和空穴，超过热平衡浓度的电子△n=n-n0和空穴△p=p-p0称为过剩载流子。
4. 有效质量、纵向有效质量与横向有效质量答：有效质量：由于半导体中载流子既受到外场力作用，又受到半导体内部周期性势场作用。
有效概括了半导体内部周期性势场的作用，使外场力和载流子加速度直接联系起来。
在直接由实验测得的有效质量后，可以很方便的解决电子的运动规律。
5. 等电子复合中心等电子复合中心：在III- V族化合物半导体中掺入一定量与主原子等价的某种杂质原子，取代格点上的原子。
由于杂质原子与主原子之间电性上的差别，中性杂质原子可以束缚电子或空穴而成为带电中心。
带电中心吸引与被束缚载流子符号相反的载流子，形成一个激子束缚态。
这种激子束缚态叫做等电子复合中心。
二、选择题（本大题共5题每题3分，共15分）1．对于大注入下的直接辐射复合，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2．有3个硅样品，其掺杂情况分别是：甲．含铝1×10-15cm-3乙.含硼和磷各1×10-17cm-3丙.含镓1×10-17cm-3室温下，这些样品的电子迁移率由高到低的顺序是（C ）甲乙丙 B. 甲丙乙 C. 乙甲丙D. 丙甲乙3．有效复合中心的能级必靠近( A )A.禁带中部B.导带C.价带D.费米能级4．当一种n型半导体的少子寿命由直接辐射复合决定时，其小注入下的少子寿命正比于（C ）A.1/n0B.1/△nC.1/p0D.1/△p5．半导体中载流子的扩散系数决定于其中的( A )A.散射机构B. 复合机构C.杂质浓变梯度D.表面复合速度6．以下4种半导体中最适合于制作高温器件的是（ D ）A. SiB. GeC. GaAsD. GaN三、简答题（20分）1．请描述小注入条件正向偏置和反向偏置下的pn结中载流子的运动情况，写出其电流密度方程，请解释为什么pn结具有单向导电性？（10分）解：在p-n结两端加正向偏压V F, V F基本全落在势垒区上，由于正向偏压产生的电场与内建电场方向相反，势垒区的电场强度减弱，势垒高度由平衡时的qV D下降到q(V D-V F)，耗尽区变窄，因而扩散电流大于漂移电流，产生正向注入。
半导体物理试卷解答
物理学院《半导体物理》试卷一、名词解释（3’Ｘ10）1空穴：价带顶电子激发到导带底后带顶附近出现的空的量子态称为空穴。
波矢k态未被电子占据时，其它所有价带电子的导电行为，等效于一个带正电荷e，具有正有效质量m p 的准粒子的导电行为。
2间接带隙半导体：导带底与价带顶在不同k方向。
或间接带隙半导体材料导带最小值（导带底）和价带最大值（价带顶）在k空间中不同位置。
3. 施主杂质、施主能级：解：施主杂质：Ⅴ族原子向晶体提供多余不配对电子（电子可动），并同时成为带正电离子（不可动正电中心）的杂质。
或是在硅中掺入V族元素杂质（如磷P，砷As，锑Sb等）后，这些V族杂质替代了一部分硅原子的位置，但由于它们的外层有5个价电子，其中4个与周围硅原子形成共价键，多余的一个价电子便成了可以导电的自由电子，这样一个V族杂质原子可以向半导体硅提供一个自由电子而本身成为带正电的离子，把这种杂质称为施主杂质；若在硅中掺入III族元素杂质，（如硼B，铝Al，镓Ga，铟In等），这些III族杂质原子在晶体中替代了一部分硅原子的位置，由于它们的最外层只有3个价电子，在与硅原子形成共价键时产生一个空穴，这样一个III族杂质原子可以向半导体硅提供一个空穴，而本身接受一个电子成为带负电的离子，把这种杂质称为受主杂质。
4缺陷能级杂质能级解：实际半导体材料晶格中，存在着偏离理想情况的各种现象。
(1) 原子并不是静止在具有严格周期性的晶格的格点位置上，而是在其平衡位置附近振动；(2)半导体材料并不是纯净的，而且含有若干杂质，即在半导体晶格存在着与组成半导体材料的元素不同的其它化学元素的原子；(3)实际的半导体晶格结构并不是完整无缺的，而存在着各种形式的缺陷。
（a）点缺陷，如空位，间隙原子；（b）线缺陷，如位错；（c）面缺陷，如层错，多晶体中的晶粒间界等。
由于杂质和缺陷的存在，会使严格按周期性排列的原于所产生的周期性势场受到破坏，有可能在禁带中引入允许电子具有的能量状态（即能级）--------杂质能级、缺陷能级。
半导体物理期末考试试卷及答案解析
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）一、选择题（每小题2分，共20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()c g E ，电子占据能级E 的几率为()B f E ，则导带电子浓度为( )。
A. ()()c B g E f EB. ()()c B g E f E dEC.()cEc c E g E dE ′∫D.()()cEc c B E g E f E dE′∫4.简并半导体是指( )的半导体。
A. (E c －E F )或(E F -E v )≤0 B. (E c －E F )或(E F -E v )≥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.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( )。
A. 电离杂质的散射增强 B. 晶格振动散射增强题 号一二三四五六七总分得 分阅卷人院/系 年级 专业 姓名 学号答 题 勿 超 装 订 线 ------------------------------装---------------------------------------------订----------------------------------------线----------------------------------------得分C. 载流子浓度减少D. 杂质没有完全电离6.对于小注入的n 型半导体，电子和空穴的准费米能级分别为n FE 和pF E 。
电子科技大学半导体物理B考试试题与参考答案
电⼦科技⼤学半导体物理B考试试题与参考答案电⼦科⼤2005－2006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 ）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3、电⼦在晶体中的共有化运动指的是电⼦在晶体（ C ）。
A 、各处出现的⼏率相同B 、各处的相位相同C 、各元胞对应点出现的⼏率相同D 、各元胞对应点的相位相同4、本征半导体是指（ A ）的半导体。
A 、不含杂质与缺陷；B 、电⼦密度与空⽳密度相等；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 、(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6、当Au 掺⼊Si 中时，它引⼊的杂质能级是（ A ）能级，在半导体中起的是（ C ）的作⽤；当B 掺⼊Si 中时，它引⼊的杂质能级是（ B ）能级，在半导体中起的是（ D ）的作⽤。
A 、施主B 、受主C 、深D 、浅7、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 -38、3个硅样品的掺杂情况如下：甲．含镓1×1017cm -3；⼄.含硼和磷各1×1017cm -3；丙.含铝1×1015cm -3这三种样品在室温下的费⽶能级由低到⾼（以E V 为基准）的顺序是( B )A.甲⼄丙；B.甲丙⼄；C.⼄丙甲；D.丙甲⼄9、以长声学波为主要散射机构时，电⼦的迁移率µn 10、公式与温度的（ B ）。
2009半导体物理试卷-B卷答案
2009半导体物理试卷-B卷答案………密………封………线………以………内………答………题………无………效……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 B 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、填空题: （共16分，每空1 分）1. 简并半导体一般是重掺杂半导体，忽略。
2. 处在饱和电离区的N 型Si 半导体在温度升高后，电子迁移率会下降/减小，电阻3.4. 随温度的增加，P 型半导体的霍尔系数的符号由正变为负。
5. 在半导体中同时掺入施主杂质和受主杂质，它们具有杂质补偿的作用，在制造各种半导体器件时，往往利用这种作用改变半导体的导电性能。
6. ZnO 是一种宽禁带半导体，真空制备过程中通常会导致材料缺氧形成氧空位，存在氧空位的ZnO 半导体为 N/电子型半导体。
7. 相对Si 而言，InSb 是制作霍尔器件的较好材料，是因为其电子迁移率较高/8. 掺金工艺通常用于制造高频器件。
金掺入半导体Si 中是一种深能级9. 有效质量概括了晶体内部势场对载流子的作用，可通过回旋共振实验来测量。
10. 某N 型Si 半导体的功函数W S 是4.3eV ，金属Al 的功函数W m 是4.2 eV ，该半导………密………封………线………以………内………答………题………无………效……体和金属接触时的界面将会形成反阻挡层接触/欧姆接触。
11. 有效复合中心的能级位置靠近禁带中心能级/本征费米能级/E i 。
12. MIS 结构中半导体表面处于临界强反型时，表面少子浓度等于内部多子浓度，表面13. 金属和n 型半导体接触形成肖特基势垒，若外加正向偏压于金属，则半导体表面电二、选择题（共15分，每题1 分）1. 如果对半导体进行重掺杂，会出现的现象是 D 。
A. 禁带变宽B. 少子迁移率增大C. 多子浓度减小D.简并化2. 已知室温下Si 的本征载流子浓度为310105.1-?=cm n i 。
电子科大 2009半导体B卷答案
………密………封………线………以………内………答………题………无………效……电子科技大学二零 至二零 学年第 学期期 考试半导体物理学 课程考试题 B 卷（ 120 分钟） 考试形式： 闭卷 考试日期 20 10 年 3 月 3 日课程成绩构成：平时 20 分， 期中 分， 实验 分， 期末 80 分物理常数：电子电量1.6⨯10-19C ，氢原子基态能量13.6eV ，基态轨道半径oA 53.0，普朗克常数6.63⨯10-34J ⋅s ，玻尔兹曼常数1.38⨯10-23 J/K一、选择题（共30分，共 15题，每题2 分）1、每个硅原子周围有（ ③ ）个价电子，每个砷原子周围有（ ④ ）个价电子，每个镓原子周围有（ ② ）个价电子。
①二个 ②三个 ③四个 ④五个2、设一维晶格的晶格常数为a ，则晶格中电子势函数V 和能量E 的周期性表达式为（ ③ ）。
①()()sa x V x V +=，()()na k E k E +=，其中n 和k 为整数 ②()⎪⎭⎫⎝⎛+=a s x V x V ，()()na k E k E +=，其中n 和k 为整数 ③()()sa x V x V +=，()⎪⎭⎫⎝⎛+=a n k E k E ，其中n 和k 为整数 3、在外力f 作用下，电子波矢k 随时间t 变化率与作用力f 的关系为( ③ )。
①t k hf = ②dt dk f = ③dtdk h f = 4、半导体禁带宽度的数量级为（ ① ）。
① 1.0 eV ② 10.0 eV ③ 100.0 eV5、硅材料中空位表现出（② ）作用，间隙原子表现出（① ）作用。
锗材料中位错表现出（③ ）作用。
①施主 ②受主 ③施主和受主6、费米分布函数()E f 的物理意义为（ ④ ），而()[]E f -1的物理意义为（ ③ ）。
①能级为E 的一个量子态上占据的空穴数 ②能级为E 的一个量子态上占据的电子数………密………封………线………以………内………答………题………无………效……③能级为E 的一个量子态被空穴占据的概率 ④能级为E 的一个量子态被电子占据的概率7、能量在c E E =和()2*28100L m h E E n c +=之间单位体积中的量子态数为（ ③ ）。
2009《半导体物理》期中试卷答案
nqu
(1) 掺杂→增加载流子浓度 （2）加热→本证激发，载流子浓度 增加
五、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？
•热平衡判据：
ni
2
2
n. p
光照后：由于Δp、Δn的存在,处于稳 态过程 时，
ni
n. p
所以半导体处于非平衡态。
2 ni q (u n u p ) i 2 b
b 1
p
u n bu p
d dn
q ( bu p bu p ) 0 , 有极值。
d
2
dn
2
2 ni n
3
2
0
n ni
1 b
及 p n i b时， 有极小值
min n i
ni q (
1 b
qu n n i
b qu
p
u nu p
u nu p ) b 1 b
12.GaAs的导带极值位于布里渊区 A A.中心 C.<110>方向
B.<111>方向 D.<100>方向
13.以下4种不同掺杂情况的N型Ge半导体中，室温 下电子迁移率最大的是 A ，电子迁移率最小 的是 D 。 A.掺入浓度1014 cm-3的P原子；
B.掺入浓度1015 cm-3的P原子； C.掺入浓度2×1015 cm-3的P原子，浓度为 1015 cm-3的B原子； D。掺入浓度3×1015 cm-3的P原子，浓度 为2×1015 cm-3的B原子。
2009《半导体物理》期中考试习 题答案
一、填空题 1.Si、Ge等半导体是 间隙 带隙半导体，而GaAs 是 直接 带隙半导体。 2.半导体 回旋共振 实验用来测量载流子的有效质量。 3.掺金工艺通常用于制造高频器件。金掺入半导 体Si中是一种 深能级 杂质，通常起 复合 中心 的作用，用来减小载流子寿命。 4.相对Si而言，InSb是制作高灵敏度霍尔器件的较 好材料，是因为其电子迁移率较 高 。 5.半导体中的主要散射机构是 电离杂质和晶格散射， 而晶格散射以 纵声学波 和纵光学波 为主。
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………密………封………线………以………内………答………题………无………效……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 B 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、填空题: （共16分，每空1 分）1. 简并半导体一般是 重 掺杂半导体，忽略。
2. 处在饱和电离区的N 型Si 半导体在温度升高后，电子迁移率会 下降/减小 ，电阻3.4. 随温度的增加，P 型半导体的霍尔系数的符号 由正变为负 。
5. 在半导体中同时掺入施主杂质和受主杂质，它们具有 杂质补偿 的作用，在制造各种半导体器件时，往往利用这种作用改变半导体的导电性能。
6. ZnO 是一种宽禁带半导体，真空制备过程中通常会导致材料缺氧形成氧空位，存在氧空位的ZnO 半导体为 N/电子 型半导体。
7. 相对Si 而言，InSb 是制作霍尔器件的较好材料，是因为其电子迁移率较 高/8. 掺金工艺通常用于制造高频器件。
金掺入半导体Si 中是一种 深能级9. 有效质量 概括了晶体内部势场对载流子的作用，可通过回旋共振实验来测量。
10. 某N 型Si 半导体的功函数W S 是4.3eV ，金属Al 的功函数W m 是4.2 eV ， 该半导………密………封………线………以………内………答………题………无………效……体和金属接触时的界面将会形成 反阻挡层接触/欧姆接触 。
11. 有效复合中心的能级位置靠近 禁带中心能级/本征费米能级/E i。
12. MIS 结构中半导体表面处于临界强反型时，表面少子浓度等于内部多子浓度，表面13. 金属和n 型半导体接触形成肖特基势垒，若外加正向偏压于金属，则半导体表面电二、选择题（共15分，每题1 分）1. 如果对半导体进行重掺杂，会出现的现象是 D 。
A. 禁带变宽B. 少子迁移率增大C. 多子浓度减小D.简并化2. 已知室温下Si 的本征载流子浓度为310105.1-⨯=cm n i 。
处于稳态的某掺杂Si 半导体中电子浓度315105.1-⨯=cm n ，空穴浓度为312105.1-⨯=cm p ，则该半导体 A 。
A.存在小注入的非平衡载流子 B. 存在大注入的非平衡载流子 C. 处于热平衡态 D. 是简并半导体3. 下面说法错误的是 D 。
A. 若半导体导带中发现电子的几率为0，则该半导体必定处于绝对零度B. 计算简并半导体载流子浓度时不能用波尔兹曼统计代替费米统计C. 处于低温弱电离区的半导体，其迁移率和电导率都随温度升高而增大D.半导体中，导带电子都处于导带底E c 能级位置4. 下面说法正确的是 D 。
A. 空穴是一种真实存在的微观粒子B. MIS 结构电容可等效为绝缘层电容与半导体表面电容的的并联C. 稳态和热平衡态的物理含义是一样的………密………封………线………以………内………答………题………无………效……D. 同一种半导体材料中，电子迁移率比空穴迁移率高5. 空间实验室中失重状态下生长的GaAs与地面生长的GaAs相比，载流子迁移率要A. 无杂质污染B. 晶体生长更完整C. 化学配比更合理D. 宇宙射线的照射作用6. 半导体中少数载流子寿命的大小主要决定于 A 。
A. 复合机构B. 散射机构C. 禁带宽度D. 晶体结构7. 若某材料电阻率随温度升高而单调下降，该材料是 A 。
A. 本征半导体B. 杂质半导体C. 金属导体D. 简并半导体8. 对于只含一种杂质的非简并ｐ型半导体，费米能级随温度上升而 D 。
A. 上升B. 下降C. 不变D. 经过一极值后趋近E i9. GaAs具有微分负电导现象，原因在于在强电场作用下， A 。
A. 载流子发生能谷间散射B. 载流子迁移率增大C. 载流子寿命变大D. 载流子浓度变小10. 以下4种不同掺杂情况的N型Ge半导体中，室温下电子迁移率由大到小的顺序是a) 掺入浓度1014 cm-3的P原子；b) 掺入浓度1015 cm-3的P原子；c) 掺入浓度2×1014 cm-3的P原子，浓度为1014 cm-3的B原子；d) 掺入浓度3×1015 cm-3的P原子，浓度为2×1015 cm-3的B原子。
A. abcdB. bcdaC. acbd………密………封………线………以………内………答………题………无………效……D. dcba11. 以下4种Si 半导体，室温下功函数由大到小的顺序是 C 。
a) 掺入浓度1016 cm -3的B 原子； b) 掺入浓度1016 cm -3的P 原子；c) 掺入浓度1016 cm -3的P 原子，浓度为1015 cm -3的B 原子； d) 纯净硅。
A. abcd B. cdba C. adcb D. dabc12. 以下4种不同掺杂情况的半导体，热平衡时室温下少子浓度最高的是 D 。
A. 掺入浓度1015 cm -3 P 原子的Si 半导体； B. 掺入浓度1014 cm -3 B 原子的Si 半导体； C. 掺入浓度1015 cm -3 P 原子Ge 半导体； D.掺入浓度1014 cm -3 B 原子Ge 半导体。
（已知室温时：Si 的本征载流子浓度310105.1-⨯=cm n i ，Ge 的本征载流子浓度313104.2-⨯=cm n i ）13. 直接复合时，小注入的P 型半导体的非平衡载流子寿命 τd 决定于 B 。
A.1n r d B.1p r d C. pr d ∆1D. 其它在金属-SiO 2-p 型Si 构成的MIS 结构中，SiO 2中分布的可动正电荷不会影响A. 半导体表面势B. 平带电压C. 平带电容D.器件的稳定性15. 不考虑表面态的影响，如需在n 型硅上做欧姆电极，以下四种金属中最适合的是 A 。
A. In (W m =3.8 eV)………密………封………线………以………内………答………题………无………效……B. Cr (W m =4.6 eV)C. Au (W m =4.8 eV)D. Al (W m =4.2 eV)三、 问答题（共31分，共四题， 6 分＋10分＋10分＋5分）1. 写出下面能带图代表的半导体类型，掺杂程度。
（6分）答：(a) 强n 型 (b) 弱p 型 (c ) 本征型或高度补偿型(d ) 简并、p 型 (e ) 弱n 型 (f ) 强p 型2. 型半导体衬底形成的MIS 结构，画出外加不同偏压下积累、平带、耗尽、反型四种状态的能带图。
画出理想的低频和高频电容-电压曲线。
解释平带电压。
(10分) 答： 图略（各2分，共8分）平带电压：功函数或者绝缘层电荷等因素引起半导体内能带发生弯曲，为了恢复平带状态所需加的外加栅偏压。
或者使半导体内没有能带弯曲时所加的栅电压。
（2分）3. 写出至少两种测试载流子浓度的实验方法，并说明实验测试原理。
（10分） 答：可以采用C-V 测试以及霍耳效应来测试载流子浓度；（2分）E C E VE FE iE C E VE F E iE CE VE F E iE CE VE F E i E CE VE F E CE VE F E i(a)(b)(c)(d) (e) (f)试高频C-V曲线，由C-V曲线的最大值求出氧化层厚度d0，再结合最小值可以求出掺杂浓度；（4分）方法⑵：霍耳效应。
霍耳实验中，根据I x，B z，d，测出霍耳电压V H，由霍耳电压正负判载流子浓度。
（4分）义。
（5分）答：pt∂∂――在x处，t时刻单位时间、单位体积中空穴的增加数；（1分）22ppDx∂∂――由于扩散，单位时间、单位体积中空穴的积累数；（1分）p pEpE px xμμ∂∂--∂∂――由于漂移，单位时间、单位体积中空穴的积累数；（1分）ppτ∆-――由于复合，单位时间、单位体积中空穴的消失数；（1分）pg――由于其他原因，单位时间、单位体积中空穴的产生数。
（1分）四、计算题（共38分，8＋10＋10＋10，共4题）1. 有一块半导体硅材料，已知在室温下（300K）它的空穴浓度为p0=2.25×1016cm-3,室温时硅的Eg=1.12eV，n i=1.5×1010cm-3，k0T=0.026eV。
（8分）………密………封………线………以………内………答………题………无………效……⑴ 计算这块半导体材料的电子浓度；判断材料的导电类型； ⑵ 计算费米能级的位置。
解：（1）())(1011025.2105.1341621020200-⨯=⨯⨯==∴=cm p n n n p n i i（2分）因为00n p ，故该材料为p 型半导体。
（2分） （2） （4分）eVn p T k E E T k E E n p i F i F i i 37.0105.11025.2ln026.0ln)exp(10160000=⨯⨯==-∴-=即该p 型半导体的费米能级在禁带中线下0.37eV 处。
（1分＋2分＋1分）2. 某p 型Si 半导体中受主杂质浓度为 N A =1017cm -3且在室温下完全电离， Si 的电子亲和能为4.05eV ，禁带宽度为1.12eV ，310105.1-⨯=cm n i ，试求：1) Si 半导体费米能级位置及功函数；2) 若不计表面态的影响，该p 型Si 半导体与银接触后是否能够形成阻挡层？已知银的功函数为W Ag =4.81eV 。
3) 若能形成阻挡层，求半导体一侧的势垒高度和势垒宽度。
（室温下k 0T=0.026eV ，Si 介电常数εr =12，ε0=8.85×10-14F/cm ，19106.1-⨯=q C ）(10分)解：1) 费米能级：)(41.0105.110ln10170eV E T k E E i i F -=⨯-= （2分）………密………封………线………以………内………答………题………无………效……即位于禁带中心以下0.41 eV 位置 （即qV B =0.41 eV ）功函数：)(03.52/eV qV E E W B g n s =++=+=χχ （2分）2) 对于p 型Si ，因为m s W W >能够形成空穴阻挡层 （2 分）3) 半导体一侧的势垒高度：)(22.0eV W W qV s m D -=-= （2分）势垒宽度：)(104.510106.122.01085.81222621171914210cm qNV x A Dr d ---⨯=⎪⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=εε （2分）3. 假设室温下某金属与SiO 2及p 型Si 构成理想MIS 结构，设Si 半导体中受主杂质浓度为N A =1.5×1015/cm 3, SiO 2厚度0.2 mm ，SiO 2介电常数3.9，Si 介电常数12。