半导体物理期末作业 LED
电子科大微固2010半导体物理期末试卷(含答案)
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………密………封………线………以………内………答………题………无………效……
生显著陷阱效应的杂质和缺陷称为陷阱中心。(4 分) 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。(4 分)
V
V
（2 分）
（2 分）
2. 在一维情况下，描写非平衡态半导体中载流子（空穴）运动规律的连续方程为：
E p p 2 p p Dp 2 p E p p g p ，请说明上述等式两边各个单项所代表的物理意 t x x x p
义。 （10 分）
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(15 分) ① 求耗尽层内电势的分布 V(x)；(7 分) ② 当 Vs=0.4V 时的耗尽层宽度 Xd 和最大耗尽宽度 Xdm 的表达式；(8 分) 解： （ 1 ）根据耗尽层近似，空间电荷区的电荷密度为 ρ (x)=qND, 故泊松方程可写为 : (1) 因半导体内电场强度为零，并假设体内电势为零，则右边界条件 ε (x)∣x-xd = V∣X=Xd = 0 则由式（1）与（2） 、(3)得 = (xd-x) ∣x = xd = 0 (2) (3)
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D. 丙甲乙
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………密………封………线………以………内………答………题………无………效……
10．以下 4 种半导体中最适合于制作高温器件的是（ D ） A. Si B. Ge C. GaAs
《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 qn 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。
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） 。
最新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、(E C-E F)或(E F-E V)≤0B、(E C-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E i；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。
成电半导体物理期末考试试卷A及参考答案
成电半导体物理期末考试试卷A及参考答案一、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。
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；当掺杂浓度一定时，温度从室温逐步增加，费米能级向( C )移动。
半导体物理作业与答案模板
3．试用掺杂半导体的能带图解释说明右图中 N 型硅中载流子浓度随温度的变化过程。
并在图上标出低温弱电离区， 中间电离区，强电离区，过渡区，高温本征激发区。
第四章：半导体的导电性1．半导体中有哪几种主要的散射机构，它们跟温度的变化关系如何？并从散射的观点解释下图中硅电阻率随温度的变化曲线。
（1）电离杂质的散射 温度越高载流子热运动的平均速度越大，可以较快的掠过杂质离子不易被散射P 正比NiT （-3/2）（2）晶格振动的散射随温度升高散射概率增大（3）其他散射机构 1.中性杂质散射 在温度很低时，未电离的杂志的书目比电离杂质的数目大的多，这种中性杂质也对周期性势场有一定的微扰作用而引起散射，当温度很低时，晶格振动散射和电离杂志散射都很微弱的情况下，才引起主要的散射作用2.位错散射 位错线上的不饱和键具有中心作用，俘获电子形成负电中心，其周围将有电离施主杂质的积累从而形成一个局部电场，称为载流子散射的附加电场3.等同能谷间散射 对于Ge 、Si 、导带结构是多能谷的。
导带能量极小值有几个不同的波矢值。
对于多能谷半导体，电子的散射将不只局限于一个能谷内，可以从一个能谷散射到另一个，称为谷间散射AB 段温度很低本征激发可忽略，载流子主要有杂志电离提供，随温度升高增加散射主要由电离杂质决定，迁移率随温度升高而增大，所以电阻率随温度升高而下降BC 段 温度继续升高，杂质已经全部电离，本征激发还不显著，载流子基本上不随温度变化，晶格振动上升为主要矛盾，迁移率随温度升高而降低，所以电阻率随温度升高而下增大 C 段温度继续升高，本征激发很快增加，大量的本征载流子产生远远超过迁移率减小对电阻率的影响，杂质半导体的电阻率将随温度升高极具的下降，表现出同本征半导体相似的特征第六章：pn 结1证明：平衡状态下(即零偏)的pn 结 E F =常数u得则考虑到则因为dx x qV d dx dE dx dE dx dE q nq J dxdE dx dE q T k dx n d T k E E n n e n n dx n d q T k nq J qT k D dx dn qD nq J i i F n n i F i F i T k E E i n n n n nn n i F )]([)(1)()(ln ln ln )(ln ,00)/()(000-=∴⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+=-=⇒-+==⎥⎦⎤⎢⎣⎡+==+=-E E E μμμμ dxdE p J dx dE n J F p p F n n μμ==,平衡时Jn ，Jp ＝0，所以EF 为常数2.推导计算pn 结接触电势差的表达式。
【备战2020】中考物理专项训练：半导体的作用(含解析)
半导体的作用一．选择题（共10小题）1．如图是路灯自动控制原理图，有亮光照在由半导体材料做成的光敏电阻时衔铁被电磁铁吸下关闭灯泡，光暗时电磁铁松开衔铁接通灯泡，可见电磁铁的磁性强弱跟光敏电阻有联系，这利用了半导体材料的（）A.良好的导电特性B.良好的绝缘特性C.电阻随温度变化而变化的特性D.电阻随光照变化而变化的特性2．（2015•广西）高效节能的LED灯，其核心元件发光二极管的主要材料是（）A.陶瓷B.超导体C.半导体D.橡胶3．（2015•梅州）“新材料”是相对于传统材料而言的，新材料的使用对推动社会进步正在发挥着越来越大的作用，下列关于“新材料”描述不正确的是（）A.“超导材料”属于新材料B.“超导材料”可以应用于电饭锅并使其效率提高C.“半导体材料”的导电性会受温度、光照、杂质等外界因素的影响D.“半导体材料”广泛应用于手机、电视机、电脑的元件及芯片4．（2015•玉溪模拟）如图所示，亿思达旗下takee手机以“全息显示”闻名全球，全息LED 屏幕可合成绚烂唯美3D的画面，并在手机上实现了空中触控，LED屏幕主要利用发光二极管工作的，发光二极管的主要材料是（）A.导体B.半导体C.超导体D.纳米材料5．（2015•槐荫区二模）上海世博园中，超过一半的照明系统采用了LED灯．同样的耗电量，LED灯的发光量可达白炽灯的10倍以上．制作LED灯的发光二极管主要使用的是（）A.半导体材料B.超导材料C.纳米材料D.复合材料6．（2015•历下区二模）下列关于新材料说法及其表述正确的是（）A.超市条形码识别仪的光敏二极管的主要材料是半导体B.目前世界上使用的磁浮列车都是根据超导磁浮现象研制的C.超导体材料主要应用在电饭锅、热水器和高压输电线上D.纳米材料的出现为人们制造更小的机械提供了物质基础7．（2015•洛阳模拟）关于信息、能源和材料，下列说法不正确的是（）A.数码相机的图象传感器是用半导体材料制成的B.输电线若采用超导材料可大大减小电能损耗C.倒车雷达和移动电话都是利用电磁波传递信息D.核电站是利用可控核裂变释放的核能发电8．（2014•营口）下列关于生活中新技术及其应用的说法中正确的是（）A.二维码扫描器中的光敏二极管使用的主要是半导体材料B.超导体材料制成白炽灯的灯丝可以提高白炽灯的效率C.医院做透视检查所用的“X光”是次声波D.洗衣机内筒表面的纳米材料可以抑制细菌生长9．（2014•福州模拟）LED灯是一种高效的节能光源，其核心元件是发光二极管．发光二极管的主要材料是（）A.超导材料B.合金材料C.半导体材料D.磁性材料10．（2014•遵义县模拟）石墨烯又称单层墨，它仅由一层碳原子组成，它是目前世界上最薄、最坚硬的纳米材料，它的熔点超过3000℃，具有优良的导电性、导热性和有可能代替硅成为新的半导体材料等属性．未来的应用将相当广阔．根据石墨烯的特性，你认为石墨烯不能用来制成（）A.高压输电线B.发光二极管C.保温隔热材料D.以上答案都不对二．填空题（共6小题）11．（2010春•兴山县期末）为了节能及增加“上海世博会”焰火表演的视觉效果，组委会特意安装了一块LED大屏幕，LED发光二极管的主要材料是．（填“超导体”、“半导体”、“导体”）12．（2011秋•高青县期末）上海世博园区的太阳能总装容量达到4700kW，生产太阳能电池的主要原材料是硅，硅属于材料（选填“导体”或“半导体”），下列四种能源﹣﹣﹣﹣木柴、煤炭、石油、电能，属于二次能源的是．13．（2015•通州区二模）阅读下面的短文，回答问题．半导体制冷半导体材料有P型半导体和N型半导体两种，除了可以应用于各种电子元器件外，还可以用作制冷材料．如图所示是一个半导体制冷单元的原理图，P型半导体和N型半导体的上端和铜片A连接，下端分别与铜片B连接后接到直流电源的两端，此时电路中的电流方向是从N 型半导体铜片A流向P型半导体，铜片A会从空气吸收热量，铜片B会向空气放出热量；反之，改变直流电源的正负极方向，使电流方向从P型半导体铜片A流向N型半导体，这时铜片A会向空气释放热量，铜片B会从空气吸收热量．由于一个制冷单元制冷量小，为了满足实际需要，需要多个制冷单元同时工作．请回答下列问题（1）如图，若要使一个电冰箱箱内的温度下降，铜片A应置于电冰箱的，铜片B置于电冰箱（选填“箱内”、“箱外”）．（2）若将图中的电源换成交流电源，此时电冰箱能否正常制冷？答：．（3）若将图中电源正负极互换，其他条件不变，则铜片B表面空气的温度将．（选填“升高”、“不变”或“降低”）14．（2015•洪湖市一模）发光二极管是一种电子元件，简称，是由材料制成的．如图所示，是发光二极管的示意图，我们把它连入电路中，当较长的接线脚A 连线柱，断脚接B接线柱时，发光二极管和小灯泡都发光；如果较短接线脚A接线柱，长脚接B接线柱时，发光二极管和小灯泡都不发光，说明此时电路处于（填“短路”或“开路”）状态，这说明发光二极管具有的性质．15．（2015•佛山二模）条形码扫描器中的光敏二极管是采用材料制成的；用铜来作导线是因为铜具有良好的性；房间里插一束百合花，香味弥漫整个房间，这是一种现象．16．（2014•攀枝花）笔记本电脑中的集成芯片是利用锗、硅等材料制成的二极管、三极管等集成的．下列物品属于绝缘体的是（选填序号）①铅笔芯②铜线③陶瓷④盐水．三．解答题（共4小题）17．（2015春•东台市月考）阅读短文，回答问题：路灯自动控制电路光敏电阻是一种阻值会随光照射强度的变化而明显改变的元件，它由半导体材料制成．物理学上用“光强”这个物理量来表示光照射强度，国际单位为坎德拉（cd），某光敏电阻R2的阻值与光强E之间的关系如表格数据所示．光强（cd） 5 10 15 20 25R2的阻值（Ω）60 30 20 12生活中，路灯的工作状态是自动控制的，其主要原件是光控开关中的光敏电阻R2．开关S2的状态由R2两端的电压决定．光照足够强时，R2两端的电压很小，开关S2处于断开状态，ab接触，路灯L关闭．当光强降为15cd时，R2两端的电压刚好升至3V．此时，开关S2自动闭合，ac接触，路灯打开．已知，控制电路的电源电压为6V．（1）下列能够用来制作光敏电阻材料的是A．铜 B．塑料 C．硅 D．碳（2）分析表格中的数据，根据其阻值R随光强E变化的规律，空格中的电阻大小为Ω．（3）根据表格中的数据，在图2坐标图上描点并作出电阻与光强关系的图象．（4）当R2两端的电压为2V时，光照强度为cd．（5）为了节约能源，使路灯更晚一些打开，应该对控制电路做怎样的调整？（光敏电阻不更换，写出一种方法即可）．18．（2015•杭州模拟）二位日本科学家制造出蓝色发光二极管（LED灯）现已运用于居民生活中．发光二极管由含镓（Ga）、砷（As）、磷（P）、氮（N）等的化合物制成的，与白炽灯、荧光灯相比，LED能耗更低，寿命更长，而且可实现智能化操控，是节能环保的“绿色照明”．（1）做照明用的LED灯发出光（颜色），将转化为光能．（2）请编写一条关于LED灯的广告词．19．（2015•江门二模）阅读下面的短文，回答问题．LED节能灯LED节能灯是用高亮度发光二极管作光源．LED作为一种新型的节能、环保的绿色光源产品，具有很多诱人的特性．例如：a．高效节能：1000小时仅耗几度电（普通60W白炽灯17小时耗1度电，普通10W节能灯100小时耗1度电）；b．超长寿命：半导体二极管发光，无灯丝，无玻璃泡，不怕震动，不易破碎，使用寿命可达五万小时（普通白炽灯使用寿命仅有一千小时，普通节能灯使用寿命也只有八千小时）；c．健康：光线健康．光线中不含紫外线和红外线（普通灯光中含有紫外线和红外线）；d．绿色环保：不含汞和氙等有害元素，利于回收，而且不会产生电磁干扰（普通灯管中含有汞和铅等元素，节能灯中的电子镇流器会产生电磁干扰）；e．保护视力：直流驱动，无频闪（普通灯都是交流驱动，就必然产生频闪）；f．光效率高：发热小，90%的电能转化为可见光（普通白炽灯80%的电能转化为热能，仅有20%电能转化为光能）．LED节能必将在节能减排的浪潮中大放光彩．（1）LED节能灯是用高亮度发光二极管作光源的，发光二极管的主要材料是，发光二极管具有的属性；（2）功率相等的LED灯和白炽灯，在相等的时间内，电能转化为内能较多的是灯；原因是；（3）LED节能灯发出“健康光线”的原因是；（4）普通40W白炽灯正常工作50小时耗度电．这些电可供一盏10W的LED节能灯工作小时．20．（2015•电白县二模）半导体有多种“奇怪”的性能：热敏，通常情况下是绝缘体，只在温度稍微升高，就会变成导体，用它可以做成热敏元件；光敏，只要照射的光稍微变化，它的导电性能便立即改变，用它可以做成光敏元件；压敏，在受压之后，导电性能明显变化，用它可以做成压敏元件；…．半导体的独特性能，已被广泛地应用于测温，传感等自动化控制系统中．（1）一些商场、宾馆的大门，当客人走近时会自动开启，当客人远离时会自动关闭．猜想一下，其自动控制装置可能应用了半导体材料的做成的（选填：“光敏”、“声敏”）元件．你猜测的依据：．（2）如图为某医院所用高温高压蒸气消毒锅的自动测温电路图．其中R0为5Ω定值电阻，A为温度指示表（0～0.6A的电流表），Rx为某种半导体材料，其阻值与温度的对应关系如下表．锅内温度/℃25 37.5 50 62.5 75 87.5 100 112.5 125Rx的阻值/Ω 150 80 50 30 20 15 10 7若电源电压U为6V，当锅内温度为87.5℃时，则电流表求数为A．半导体的作用一．选择题（共10小题）1．如图是路灯自动控制原理图，有亮光照在由半导体材料做成的光敏电阻时衔铁被电磁铁吸下关闭灯泡，光暗时电磁铁松开衔铁接通灯泡，可见电磁铁的磁性强弱跟光敏电阻有联系，这利用了半导体材料的（）A.良好的导电特性B.良好的绝缘特性C.电阻随温度变化而变化的特性D.电阻随光照变化而变化的特性考点：半导体的作用．专题：粒子与宇宙、材料世界．分析：半导体的导电性能介于导体和绝缘体之间，具有一些特殊的物理性质，如压敏性、热敏性、光敏性等．解答：解：根据题意可知，电磁铁的磁性强弱跟光敏电阻有联系，说明这是利用半导体电阻随光照变化而变化的特性．故选D．点评：本题考查了半导体的作用，关键是根据题意得出影响半导体电阻的因素﹣﹣﹣﹣光照．2．（2015•广西）高效节能的LED灯，其核心元件发光二极管的主要材料是（）A.陶瓷B.超导体C.半导体D.橡胶考点：半导体的作用．专题：粒子与宇宙、材料世界．分析：二极管是由半导体做成的器件，它具有单向导电性．解答：解：制作二极管的材料是半导体材料，常用的有：硅、锗等材料．故选C．点评：本题考查了二极管由什么材料制成，考查方式简单，是一道基础题．3．（2015•梅州）“新材料”是相对于传统材料而言的，新材料的使用对推动社会进步正在发挥着越来越大的作用，下列关于“新材料”描述不正确的是（）A.“超导材料”属于新材料B.“超导材料”可以应用于电饭锅并使其效率提高C.“半导体材料”的导电性会受温度、光照、杂质等外界因素的影响D.“半导体材料”广泛应用于手机、电视机、电脑的元件及芯片考点：半导体的作用；超导体的作用．专题：粒子与宇宙、材料世界．分析：（1）新材料包括：“超导材料”、“半导体材料”和“纳米材料”等．（2）超导是超导电性的简称，它是指金属、合金或其它材料在温度降到足够低时电阻变为零，电流通过时不会有任何损失的性质．（3）半导体的导电性能受温度、杂质、光照等因素的影响很大，半导体在各种电器上有着广泛的应用，解答：解：A、“超导材料”属于新材料，故A说法正确；B、超导体是零电阻，所有利用电流热效应工作的电器设备都不能用超导材料制作，所以超导体不能应用在电饭锅上，故B说法不正确；C、半导体的导电性能受温度、光照、杂质等外界因素的影响远比导体、绝缘体大得多，压敏电阻和光敏电阻就是利用半导体这一特性制成的．故C说法正确；D、手机、电视机、电脑的元件及芯片都应用了“半导体材料”，故D说法正确．故选B．点评：“超导材料”、“半导体材料”和“纳米材料”是现代社会的热点问题，因此也是中考的热点问题，要对每种材料的特点都应有所了解．4．（2015•玉溪模拟）如图所示，亿思达旗下takee手机以“全息显示”闻名全球，全息LED 屏幕可合成绚烂唯美3D的画面，并在手机上实现了空中触控，LED屏幕主要利用发光二极管工作的，发光二极管的主要材料是（）A.导体B.半导体C.超导体D.纳米材料考点：半导体的作用．专题：粒子与宇宙、材料世界．分析：新型材料在现代社会生活中占据着主要地位，现代社会正在距离构建节约型社会，新型材料能够为人类节约很多能源．解答：解：二极管是由硅和锗等材料制作成，而硅和锗是半导体材料．故选B．点评：本题考查的是半导体的应用，半导体的导电性介于导体和绝缘体之间，半导体具有单向导电性．5．（2015•槐荫区二模）上海世博园中，超过一半的照明系统采用了LED灯．同样的耗电量，LED灯的发光量可达白炽灯的10倍以上．制作LED灯的发光二极管主要使用的是（）A.半导体材料B.超导材料C.纳米材料D.复合材料考点：半导体的作用．专题：粒子与宇宙、材料世界．分析：二极管是由硅和锗等材料制作成，而硅和锗是半导体材料，半导体材料有许多独特的功能，根据半导体材料的特殊性质制成了特殊的元件．解答：解：低碳节能的LED，即是发光二极管，制作发光二极管的核心材料就是半导体材料．故选A．点评：本题主要考查学生对半导体材料的特点以及应用的了解和掌握，是一道基础题．6．（2015•历下区二模）下列关于新材料说法及其表述正确的是（）A.超市条形码识别仪的光敏二极管的主要材料是半导体B.目前世界上使用的磁浮列车都是根据超导磁浮现象研制的C.超导体材料主要应用在电饭锅、热水器和高压输电线上D.纳米材料的出现为人们制造更小的机械提供了物质基础考点：半导体的作用；超导体在磁悬浮列车、超导输电的应用；纳米材料的应用和发展前景；磁浮列车的工作原理和特点．专题：粒子与宇宙、材料世界．分析：（1）条形码扫描器广泛应用于商业、邮政、交通等领域，扫描器中光敏二极管的主要材料是半导体；（2）磁悬浮列车是一种采用无接触的电磁悬浮、导向和驱动系统的高速列车，它依靠电磁吸力或斥力将两次悬浮于空中实现列车与轨道间的无机械接触，再利用线性电机驱动列车运行，其运行速度可达500km/h以上．（3）超导是超导电性的简称，它是指金属、合金或其它材料在低温条件下电阻变为零，电流通过时不会有任何损失的性质．（4）纳米材料是指构成物质的单元在1nm以内时，就会出现奇异的性质．解答：解：A、当光照发生变化时，由半导体材料做成的光敏电阻的阻值可发生变化，则可以感知条形码，该选项说法正确；B、目前世界上使用的磁浮列车都是根据磁极间的相互作用使车身悬浮起来的，该选项说法不正确；C、超导体是零电阻，所有利用电流热效应工作的电器设备都不能用超导材料制作，所以超导体不能应用在电饭锅、热水器上，该选项说法不正确；D、纳米是一种长度单位，它用来表示最小的长度，1纳米=10﹣9米，纳米材料的出现为人们制造微小机器提供了物质基础，该选项说法正确．故选AD．点评：本题考查了学生对半导体、磁悬浮列车、超导体和纳米材料的了解，属于基础知识的考查，比较简单．7．（2015•洛阳模拟）关于信息、能源和材料，下列说法不正确的是（）A.数码相机的图象传感器是用半导体材料制成的B.输电线若采用超导材料可大大减小电能损耗C.倒车雷达和移动电话都是利用电磁波传递信息D.核电站是利用可控核裂变释放的核能发电考点：半导体的作用；超导体的作用；电磁波的传播；核裂变．专题：信息的传递；粒子与宇宙、材料世界；能源的利用与发展．分析：容易导电的物体叫导体，不容易导电的物体叫绝缘体，导电性能介于导体与绝缘体之间的叫半导体；在输电的过程中输送的功率一定，根据P=UI，输送电压越高，输送电流越小，根据P损=I2R，知损失的功率小；倒车雷达是利用超声波工作的；电视、移动电话、广播电台都是利用电磁波来传递信息的；核电站是利用核裂变释放的能量．解答：解：A、数码相机的图象传感器是用半导体材料制成的，故A叙述正确；B、根据在输电的过程中输送的功率一定，P=UI，输送电压越高，输送电流越小．根据根据P损=I2R，知损失的功率越小，从而导致输电线上电能损失减小，故B叙述正确．C、倒车雷达是超声波的应用；电视、移动电话、广播电台都是利用电磁波来传递信息的，故C叙述错误；D、核电站是利用可控的核裂变释放的核能发电的，故D叙述正确．故选：C．点评：本题考查的知识比较广，包含了不同的物理层面，但都属于较简单的基础知识，是我们应该注意了解和积累的．8．（2014•营口）下列关于生活中新技术及其应用的说法中正确的是（）A.二维码扫描器中的光敏二极管使用的主要是半导体材料B.超导体材料制成白炽灯的灯丝可以提高白炽灯的效率C.医院做透视检查所用的“X光”是次声波D.洗衣机内筒表面的纳米材料可以抑制细菌生长考点：半导体的作用；超导体的特点；纳米材料的应用和发展前景；红外线．专题：粒子与宇宙、材料世界．分析：光敏二极管使用的主要是半导体材料；“X光”是利用电磁波来进行工作的，与次声波无关；纳米技术在工业、农业、能源、环保、医疗、国家安全等各个方面都有广泛的应用，奶瓶、洗衣机内筒表面在生产过程中特别添加纳米银抗菌剂，能有效抑制细菌滋生繁殖．解答：解：A、条形码扫描器中的光敏二极管使用的主要是半导体材料，故A正确；B、白炽灯的灯丝是由钨丝做的，钨是金属，是导体，故B错误；C、医院做透视检查所用的“X光”是电磁波，次声波不属于电磁波，故C错误；D、纳米材料制成的洗衣机内筒表面具有抑制细菌生长的功能，故D正确．故选：AD．点评：本题考查半导体的作用、导体的特点、纳米材料的应用及电磁波，体现物理知识与生活的密切联系．9．（2014•福州模拟）LED灯是一种高效的节能光源，其核心元件是发光二极管．发光二极管的主要材料是（）A.超导材料B.合金材料C.半导体材料D.磁性材料考点：半导体的作用．专题：粒子与宇宙、材料世界．分析：二极管是由半导体做成的器件，它具有单向导电性．解答：解：制作二极管的材料是半导体材料，常用的有：硅、锗等材料．故选C．点评：本题考查了二极管由什么材料制成，考查方式简单，是一道基础题．10．（2014•遵义县模拟）石墨烯又称单层墨，它仅由一层碳原子组成，它是目前世界上最薄、最坚硬的纳米材料，它的熔点超过3000℃，具有优良的导电性、导热性和有可能代替硅成为新的半导体材料等属性．未来的应用将相当广阔．根据石墨烯的特性，你认为石墨烯不能用来制成（）A.高压输电线B.发光二极管C.保温隔热材料D.以上答案都不对考点：半导体的作用．专题：粒子与宇宙、材料世界．分析：根据石墨烯的导热性、导电性、熔点高、硬度大几个特点结合选项进行分析．解答：解：A、石墨烯具有优良的导电性，所以可以用来制成高压输电用的导线，该选项不符合题意；B、石墨烯是新的半导体材料，因此可以制作发光二极管，该选项不符合题意；C、保温隔热材料，要求导热性能差，而石墨烯具有优良的导热性，故不适合做保温隔热材料，该选项符合题意．故选C．点评：本题通过告诉石墨烯的一些物理特性，考查了其在生活中的应用，很有实际意义．二．填空题（共6小题）11．（2010春•兴山县期末）为了节能及增加“上海世博会”焰火表演的视觉效果，组委会特意安装了一块LED大屏幕，LED发光二极管的主要材料是半导体．（填“超导体”、“半导体”、“导体”）考点：半导体的作用．专题：粒子与宇宙、材料世界．分析：二极管是由半导体做成的器件，它具有单向导电性．解答：解：制作二极管的材料是半导体材料，常用的有：硅、锗等材料．故答案为：半导体．点评：本题考查了二极管由什么材料制成，考查方式简单，是一道基础题．12．（2011秋•高青县期末）上海世博园区的太阳能总装容量达到4700kW，生产太阳能电池的主要原材料是硅，硅属于半导体材料（选填“导体”或“半导体”），下列四种能源﹣﹣﹣﹣木柴、煤炭、石油、电能，属于二次能源的是电能．考点：半导体的作用；能源的分类．专题：粒子与宇宙、材料世界．分析：锗、硅、砷化镓等是由半导体材料，它具有单向导电性．利用半导体的特殊性能，可以做出方便人们生活的物品．必须通过一次能源的消耗才可以得到的能源叫二次能源．解答：解：常见半导体有：锗、硅、砷化镓等，即硅属于半导体材料；必须通过一次能源的消耗才可以得到的能源叫二次能源，四种能源中只有电能需要消耗其他形式的能才能转化为电能，故电能属于二次能源，煤是直接从地下挖来的，是一次能源；石油是从地下直接开采上来的，是一次能源，木柴是直接从自然界获得，是一次能源．故答案为：半导体；电能．点评：本题考查半导体的种类及能源的分类，此题为识记内容但为考试中的热点，应熟记．13．（2015•通州区二模）阅读下面的短文，回答问题．半导体制冷半导体材料有P型半导体和N型半导体两种，除了可以应用于各种电子元器件外，还可以用作制冷材料．如图所示是一个半导体制冷单元的原理图，P型半导体和N型半导体的上端和铜片A连接，下端分别与铜片B连接后接到直流电源的两端，此时电路中的电流方向是从N 型半导体铜片A流向P型半导体，铜片A会从空气吸收热量，铜片B会向空气放出热量；反之，改变直流电源的正负极方向，使电流方向从P型半导体铜片A流向N型半导体，这时铜片A会向空气释放热量，铜片B会从空气吸收热量．由于一个制冷单元制冷量小，为了满足实际需要，需要多个制冷单元同时工作．请回答下列问题（1）如图，若要使一个电冰箱箱内的温度下降，铜片A应置于电冰箱的箱内，铜片B 置于电冰箱箱外（选填“箱内”、“箱外”）．（2）若将图中的电源换成交流电源，此时电冰箱能否正常制冷？答：不能．（3）若将图中电源正负极互换，其他条件不变，则铜片B表面空气的温度将下降．（选填“升高”、“不变”或“降低”）考点：半导体的作用．专题：粒子与宇宙、材料世界．分析：（1）要解答此题需掌握半导体二极管的特点单向通电性，加以运用．通电后有一面是吸热（制冷），一面是散热（将吸的热量散掉）．（2）由于交流电源电压较大，且电流方向不断变化，不能直接使用．（3）若将图中电源正负极互换，其他条件不变，电流方向从P型半导体铜片A流向N型半导体，这时铜片A会向空气释放热量，铜片B会从空气吸收热量．解答：解：（1）由短文提供的信息可知，①电路的电路流方向是从N型半导体铜片A流向P型半导体，铜片A会从空气吸收热量，应置于冰箱的箱内，从冰箱内吸收热量，使电冰箱箱内的温度下降；铜片B会向空气放出热量，应置于冰箱的箱外；（2）铜片B会向空气放出热量，应置于冰箱箱外，把从箱内吸收的热量散发掉，达到制冷的目的；③交流电源的电流方向是变化的，这样吸热和放热的状态就会不断改变，不能使吸热的部分恒定保持吸热状态，不能使放热的地方恒定保持放热状态．（3）若将图中电源正负极互换，其他条件不变，电流方向从P型半导体铜片A流向N型半导体，这时铜片A会向空气释放热量，铜片B会从空气吸收热量，铜片B表面空气的热量由于被吸收而下降．故答案为：（1）箱内；箱外；不能；（2）下降．点评：本题以冰箱为载体，考查了半导体的特点以及冰箱的工作原理，考查了学生解决实际问题的能力．能够从短文中获取对解题有用的信息是解题的关键．。
半导体物理作业的
一、PN结硅基太阳能电池1、PN结（1）概念在一块半导体材料中，如果一部分是N型区，一部分是P型区，在N型区和P型区的交界面处就形成PN结。
（课本81页）PN结有同质结和异质结两种：用同一种半导体材料制成的PN结叫同质结，由禁带宽度不同的两种半导体材料制成的PN结叫异质结。
（2）平衡PN结PN结中的载流子同时存在漂移运动和扩散运动。
载流子的扩散运动是由于其浓度不均匀造成的，扩散运动使载流子由高浓度向低浓度运动，其结果是在N型区和P型区交界面的两侧形成了一个带正负电荷的空间电荷区。
空间电荷区中的正负电荷形成一个由N区指向P 区的自建电场。
载流子在自建电场作用下会做漂移运动，方向刚好与扩散运动的方向相反。
当扩散运动和漂移运动相抵时，载流子浓度达动态平衡，这就是平衡PN结的情况。
（课本82、83页）2、PN结太阳能电池（1）光生伏特效应太阳能电池是一种将太阳能（或其他光能）转换成电能的能量转换器。
光生伏特效应是PN结太阳能电池工作原理的基础。
所谓光生伏特效应，简单地说，就是当物体受到光照时，其体内的电荷分布状态发生变化而产生电动势和电流的一种效应。
具体过程是这样的：入射光垂直P-N结面，光子进入P-N结区，甚至深入到半导体内部。
能量大于禁带宽度的光子，由本征吸收在结的两边产生电子—空穴对。
事实上，这种光激发对少数载流子浓度的影响很大。
另一方面，由于P-N结势垒区内存在较强的内建电场（由n区指向p区），少数载流子将受该场的作用：P区的电子穿过P-N结进入N区，N区的空穴进入P区，使P端电势升高，N端电势降低，于是在P-N结两端形成了光生电动势。
由于光照产生的载流子各自向相反方向运动，从而在P-N结内部形成自N区向P区的光生电流。
（2）工作原理对于PN结硅基太阳能电池，其基本原理就是光生伏特效应。
在此基础上，接通外电路，便有电能输出。
若把几十个、几百个太阳能电池单体串联、并联封装成太阳能电池组件，在太阳光照射下，便可获得具有一定功率输出的电能。
清华大学微电子半导体物理期末考题 邓宁解读
发信人: blackeye (黑眼), 信区: Pretest标题: 半导体期末题发信站: FreeE&E (Fri Jul 2 10:05:20 1999), 转信1.名词解释平带电压；光生伏特效应；电子阻挡层。
2.C-V曲线1）解释理想情况的；2）算有功函数差和SI02电荷的平带电压；3）解释有界面态的C-V曲线。
3.画异质结能带图，求出Vd和势垒的高度。
4.解释本征吸收限；解释直接跃迁吸收，间接跃迁吸收；解释本征吸收限和温度的关系；解释为什么在一定的能量吸收系数陡峭上升。
发信人: thirteen (饿红坦克), 信区: Pretest标题: 田奶奶2005年1月12日考题——半导体发信站: 自由空间 (Wed Jan 12 17:32:53 2005), 站内A卷一。
选择题1。
掺有磷的硅晶体中再掺入硼，电导率的变化如何（变大，变小，不变）2。
温度升高，pn结反向电流的变化（大，小，不变）3。
光照n型肖特基结，半导体一侧势垒高度变化（大，小，不变），金属一侧的势垒高度的变化（大，小，不变）4。
两种半导体除掺杂浓度不同Nd1>Nd2，其他都相同，求时间常数的关系（>.<,相等）5。
pn结通正向小电流时，计算值比实验值小，求在分析的时候忽略了什么（势垒区的复合电流，产生电流）6。
硅电子受光子激发，发生本征跃迁，下列那种说法错误（能量相等，波矢变，波矢不变）7。
功函数为Wm的金属与Ws的半导体，Wm>Ws，将形成（电子阻挡层，电子反阻挡层，空穴阻挡层，空穴反阻挡层）8。
空穴与价带顶空态电子的速度（不同，相同），波失（不同，相同）二。
简答题1。
温度不同，吸收限不同的原因。
300k时Ge在0.8eV处吸收系数陡峭上升，原因是什么（见书中P280的图10.7）2。
Ge和Si的散射机构是什么？温度升高，分别怎样变化3。
准热平衡以及准费米能的含义三。
Ge,Si的异质pn结，Ge为p型，Si为n型已知两者的功函数，禁带宽度，X，以及Ef-Ev,Ed-Ef请画出能带图。
电子科技大学009半导体物理期末考试试卷b试题答案
电子科技大学009半导体物理期末考试试卷b试题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。
3.5. 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。
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 。
半导体物理学作业及参考答案1
为： ND 4.5 /1.2 1022 106 3.751016 /cm3
已知杂质全部电离，且明显有 ND ni ，可判断为饱和电离区，即：
n0
ND
3.751016 /cm3 ，
p0
ni2 n0
n0 ，即少子空穴导电可以忽略
根据题设，认为迁移率不随杂质浓度变化，即仍有 n 3560 cm2/V s
3.75 10 5 10.8
6.02 1023
/
343.3
0.611016
/
cm3
已知杂质全部电离，且明显有 N A ni ，可判断为饱和电离区，即：
p0
NA
0.611016 /cm3 ， n0
ni2 p0
p0 ，即少子电子导电可以忽略
根据题设，认为迁移率不随杂质浓度变化，即仍有 p 580 cm2/V s ，
n0
ND
5.31016 /cm3 ，
p0
ni2 n0
n0 ，即少子空穴导电可以忽略
根据题设，认为迁移率不随杂质浓度变化，即仍有 n 1470 cm2/V s
（实际上，即使题设中没有该假设，也可以做如下判断：
由于 Ni ND 5.31016 /cm3 1017 / cm3 ，因此可近似认为迁移率不随 杂质浓度变化）
2. 已知室温下本征锗的电阻率为 50 cm ，假设电子和空穴的迁移率分别为 n 3560 cm2/(V s) ， p 1556 cm2/(V s) ， 且 可 认 为 不 随 掺 杂 浓 度 而 变 化。计算： 1）本征载流子浓度 ni。 2）若掺入杂质锑，使每1.2106 个锗原子中含有一个杂质原子，假设杂质全 部电离，且迁移率不随杂质浓度变化，求该掺杂锗材料的电阻率。已知 锗的原子密度为 4.51022 / cm3 。
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。
《半导体的特点(含解析)》专项练习题
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,灯带中的LED灯串联后经电流适配器接入照明电路 ,如下列图．她取下一只LED 灯接在电池两端 ,灯不亮 ,对调电池正负极后灯亮了 ,但用手触摸几乎不发热．以下推断符合上述事实的是 ( )二．填空题 (共7小题 )11．在我们学过的导体、绝||缘体、半导体和超导体这四种材料中 ,发光二极管是用材料做的 ,电工师傅工作时所带的手套是材料做的 ,最||理想的远距离高压输电线应该选用材料 ,而我们生活中的加热设备的发热体却不能用材料来做．12．有一种材料 ,它的导电性介于导体和绝||缘体之间 ,这种材料称为材料 ,电脑的微处理器就是由成千上万个这种材料制成的元件组成；某些材料在特定温度下 ,电阻接近于零 ,这种材料物理学上称之为材料 ,此处的特定温度通常(选填 "很高〞、 "接近常温〞或 "很低〞 )．13．LED液晶电视的发光二极管是由 (填 "导体〞或 "半导体〞 )材料制成的．卫星电视的图象信号是由卫星通过波传送的．只听不看就能判断播音员是否熟悉 ,这是通过声音的来识别的．14．2021年诺贝尔物理学奖授予了日本科学家赤崎勇､天野浩和美籍日裔科学家中村修二 ,以表彰他们创造蓝色发光二极管 (LED ) ,并因此带来新型的节能光源．当电流从较长的接线脚 (即正极 )流入时 ,发光二极管中有电流通过 ,使其发光；反之 ,电流不能从负极流向正极 ,发光二极管不发光．在图中 ,闭合开关能发光的是电路图 ,这说明发光二极管具有导电性．15．(2021•福州模拟 )LED灯是一种新型的高效节能光源 ,其核心元件是发光二极管 ,它是用材料制成的．为了防止电流表由于正负接线柱接反而损坏 ,小明将电流表与二极管串联起来 (如下列图 ) ,这利用了二极管的特性．16．在铝、铜、硅、塑料等材料中 ,用于制作半导体材料的是 ,发光二极管就是由半导体材料制成的 ,它具有导电的性质；20世纪初 ,科学家发现 ,铝在﹣271.76℃以下时 ,电阻就变成了零 ,这种现象称为现象．17．(2021•厦门 )2021年诺贝尔物理学家奖颁发给蓝色发光二极管创造者．二极管是用(选填 "导体〞 "半导体〞或 "绝||缘体〞 )材料制成的、正是因为集齐、绿、蓝三原色的LED光 ,才能产生照亮世|界的LED白色光源．三．解答题 (共3小题 )18．阅读短文 ,答复文图．电子线路中有一种常见的器材叫二极管 ,在电路图中的符号为 ,它在电路中的作用是：当电流从 " +〞极端流入时 ,二极管对电流的阻碍作用很小 ,相当于一个阻值很小的电阻 ,此时二极管可视为一段导线；当电流从 "﹣〞极端流入时 ,二极管相当于一个阻值很大的电阻 ,使电流几乎不能通过它 ,此时二极管可视为绝||缘体．(1 )在图1电路中 ,当闭合开关S后 ,能亮的灯是．(2 )某同学按照图2所示电路图连接了电路 ,电路中两个电源两端电压均为3V不变 ,当S 接a端时 ,电压表的示数为V；当S接b端时 ,电压表的示数为V． (3 )图3是小明设计的判断电源正负极的电路图 ,电路及元器件完好 ,闭合开关S后 ,小灯泡不发光 ,那么A端是电源的极． (选填 "正〞或 "负〞 )19．阅读短文 ,答复以下问题．神奇的二极管二极管是一种重要的半导体电子元件 ,有着广泛的应用 ,2021年诺贝尔物理学奖被颁发给在蓝色发光二极管上做出巨大奉献的科学家．二极管可用符表示 ,其具有单向导电性 ,当电流从 " +〞极流进二极管时 ,二极管导通 ,相当于一根导线；而电流从 "﹣〞极流入时 ,二极管断路 ,实际上不会有电流通过．发光二极管只是二极管中的一种 ,也具有单向导电性．与白炽灯泡相比 ,发光二极管具有节能、环保、平安、寿命长、低功耗、低热、高亮度、防水、微型、防震、易调光、光束集中、维护简便等优点 ,可以广泛应用于各种指示、显示、装饰、背光源、普通照明等领域．(1 )二极管是由 (导体/绝||缘体/半导体/超导体 )材料制成 ,请列举出发光二极管在生活中的一个具体应用实例；(2 )如图甲 ,电源电压为3V ,那么开关闭合后 ,灯泡L (能/不能 )发光 ,电压表的示数为V；(3 )二极管单向导电性源自于构成材料P型半导体和N型半导体组成的晶片 ,受此启发 ,科研人员利用P型半导体元件和N型半导体元件串联 ,接上直流电源后 ,半导体材料的两端会产生温度差 (珀尔帖效应 ) ,制成了电脑的散热器．如图乙 ,在电流方向是N→P的地方吸热 ,而在电流方向是P→N的地方放热 ,那么靠近电脑发热体 (CPU )的是图乙中(上方/下方 )的陶瓷片．20．阅读短文 ,答复以下问题：(一 )半导体金属导电性能好 ,非金属导电性能一般来说比较差．有一些元素 ,例如硅、锗 ,导电性能介于金属和非金属之间 ,比金属差 ,比非金属强 ,常常称做半导体．除了导电性能外 ,半导体还有许多其他特性 ,例如光照、温度、压力等外界因素都对它的性能有很大影响．自动照相机能够根据光的强弱自动调整曝光量 ,所用的感光元件就是一个光敏电阻．光敏电阻就是用半导体材料制成的．(1 ) 、等元素可以制成半导体材料．(2 )用半导体材料能制成光敏电阻、电阻和电阻以及半导体二极管等．(3 )将光敏电阻R、定值电阻R0、电流表、电压表、开关和电源连接成如图电路．光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小．闭合开关 ,逐渐增大的光照强度 ,电流表示数将 ,电压表示数将． (两空均选填 "变大〞、 "变小〞或 "不变〞 )(二 )半导体二极管的导电特性半导体二极管是一种电学元件 ,它最||重要的特性就是单向导电性．如图1所示是二极管的实物图和它的电路图符号．在电路中 ,电流只能从二极管的正极流入 ,负极流出．所以二极管具有的单向导电性．(4 )把二极管、小灯泡、电池、开关分别连接成如图2所示两个电路 ,那么两个电路中的小灯泡发光的是图 (选填 "甲〞、 "乙〞 )．(5 )请设计一个实验 ,利用二极管判断蓄电池的正负极 (其他器材自选 )．请在图3方框内画出电路图： (用表示蓄电池 )判断方法：．半导体的特点一．选择题 (共10小题 )1．(2021•株洲 )2021年诺贝尔物理学奖颁给了创造蓝色二极管的三位科学家 ,他们的这项创造实现了利用二极管呈现白光 ,且发光效率高．LED灯 (即发光二极管 )不具有的特点是 ( )考点：半导体的特点．专题：粒子与宇宙、材料世|界．分析：发光二极管是由半导体材料制成的 ,可将电能转化为光能 ,而且二极管具有单向导电性；LED节能灯发出 "健康光线〞的原因是光线中不含紫外线和红外线 ,直流驱动 ,无频闪；LED灯发热小 ,90%的电能转化为可见光．解答：解：蓝色发光二极管 (LED )发热小 ,90%的电能转化为可见光 ,无辐射 ,是一种高效、环保的光源 ,其特点是亮度高、能耗低、寿命长 ,不具有的特点是发热多．应选D．点评：LED灯与普通白炽灯泡在发光原理的不同 ,知道发光二极管的效率高 ,是由于电能直接转化为光能的原因 ,并且LED灯已广泛地应用于现代生活 ,注意理论与实际的联系．2．(2021•梧州一模 )LED灯带在装饰材料中被广泛应用．小梅同学在研究其内部结构时发现 ,灯带中的LED灯串联后经电源适配器接入照明电路 ,如所示．她取下一只LED灯接在电池两端 ,灯不亮 ,对调电池正负极后灯亮了 ,但用手触摸几乎不发热．以下推断不符合上述事实的是 ( )考点：半导体的特点．专题：粒子与宇宙、材料世|界．分析： (1 )LED灯的材料是半导体 ,半导体具有单向导电性；(2 )LED灯工作时不发热 ,说明电能没有转化成内能；(3 )照明电路的电压是220V ,灯带中的LED灯是串联后接入电路的 ,所以一只LED灯的工作电压小于220V；(4 )串联电路 ,电流只有一条路径 ,各元件相互影响．解答：解：A、取下一只LED灯接在电池两端 ,灯不亮 ,对调电池正负极后灯亮了 ,说明LED灯具有单向导电性 ,该选项说法正确．B、由于用手试摸 ,点亮的灯几乎不发热 ,说明电能几乎没有转化成内能 ,绝||大局部都转化成了光能 ,该选项说法正确；C、LED灯是串联后通过电源适配器接入照明电路的 ,所以一只LED灯的工作电压小于220V ,该选项说法不正确；D、由于灯带中的LED灯是串联的 ,所以灯带中一只LED灯断路后其它灯也不能工作 ,该选项说法正确．应选C．点评：此题以LED灯为题 ,考查了物理知识的运用 ,表达了物理来源于生活又应用于生活 ,是中|考的常见题型．3．(2021•苏州模拟 )有一种高效节能的新型LED光源 ,其核心元件是发光二极管 ,制作二极管的核心材料是 ( )考点：半导体的特点．专题：粒子与宇宙、材料世|界．分析：导电能力介于导体和绝||缘体之间的材料叫半导体 ,半导体是制作二极管、三极管的材料 ,常用在电子元件上．解答：解：LED灯中的发光二极管由半导体材料制成．应选：D．点评：应用了半导体材料：有二极管、在极管、集成电路的电子线路板等 ,属于识记性内容．4．(2021•茂名模拟 )以下关于能源、信息和材料的说法正确的选项是 ( )考点：半导体的特点；卫星中继通信；绝||缘体；能源的分类．专题：其他综合题．分析： (1 )半导体的导电能力介于导体和绝||缘体之间；(2 )能源源不断地从自然界获得或可以重复利用的能源是可再生能源 ,不能源源不断地从自然界获得或不可以重复利用的能源是不可再生能源；(3 )卫星通讯是利用微波来实现的．(4 )金属是性能很好的导体．解答：解：A、半导体的导电能力介于导体和绝||缘体之间 ,电阻率大 ,不适合做导线 ,故A错误；B、核能是不可再生能源 ,故B错误；C、卫星通讯是利用微波来实现的 ,故C正确；D、塑料是绝||缘体 ,属于绝||缘材料 ,银是很好的导体 ,故D错误；应选C．点评：此题考查了能源的分类、导体与绝||缘体、卫星通信等问题 ,涉及的知识较多 ,但难度不大 ,是一道根底题．5．(2021•资阳一模 )高亮度LED (发光二极管 )灯现在逐渐走近你我们的生活中 ,已经在手电筒等小电器上出现 ,它具有工作电压低、小电流、光电转换效率高、无灯丝、工作寿命长等优点 ,是非常好的节能照明器材 ,关于LED灯 ,以下说法错误的选项是 ( )A.LED灯亮度较高 ,功率大C.它有单向导电性 ,使用时不能接错D.它发光时亮度高 ,但实际功率小考点：半导体的特点．专题：粒子与宇宙、材料世|界．分析：根据题干中对LED灯工作特点、原理的介绍 ,结合选项中的描述来做出判断．解答：解：AD、LED灯的发光原理是电能直接转化为光能 ,几乎不转化为内能 ,高了电能转化为光能的效率 ,但实际功率小 ,有利于节约能源 ,故A错误、D正确；B、LED灯的核心元件是由半导体做成的器件 ,故B正确；C、LED灯的核心元件是由半导体做成的器件 ,半导体具有单向导电性 ,使用时不能接错 ,故C正确．应选A．点评：LED灯已广泛地应用于现代生活 ,根据它发光的特点 ,其环保节能的优点得到人们肯定 ,学生并不陌生．6．(2021•郸城县模拟 )关于各种新材料的性能及其应用 ,以下说法正确的选项是 ( )考点：半导体的特点；超导体的作用；纳米材料的应用和开展前景．专题：粒子与宇宙、材料世|界．分析：要解答此题需掌握：①半导体的导电性能介于导体和绝||缘体之间．②超导体是一种没有电阻的材料 ,超导材料可以用作输电线．③纳米材料和半导体材料的特点．解答：解：A．半导体的导电性能介于导体和绝||缘体之间．选项错误；B．超导体是一种没有电阻的材料．选项错误；C．超导材料用于输送电力可以降低电能损耗．选项正确；D．纳米技术是小尺度范围内的科学技术．选项错误．应选C．点评：此题主要考查学生对新型的材料的了解和掌握 ,是一道根底题．7． (2021秋•石家庄期末 )以下说法不正确的选项是 ( )考点：半导体的特点；原子的核式模型；电磁波的传播；核裂变．专题：其他综合题．分析： (1 )容易导电的物体叫导体 ,不容易导电的物体叫绝||缘体 ,导电能力介于导体和绝||缘体之间的叫半导体；(2 )播送、电视、移动通信等都是利用电磁波来传递信息的；(3 )原子由原子核和电子构成 ,原子核由质子和电子构成；(4 )核电站和原子弹都是利用核裂变释放能量 ,氢弹和太阳内部发生核聚变释放能量．解答：解：A、半导体的导电能力介于导体和绝||缘体之间 ,导电能力不是非常好 ,故A 错误；B、移动利用电磁波传递信息 ,故B正确；C、原子核由质子和中子组成 ,故C正确；D、核电站利用核裂变释放的核能发电 ,故D正确．此题选择错误选项．应选：A．点评：此题考查半导体特性、原子核构成、电磁波应用、核能的利用等知识点 ,属了解性内容 ,记住根底知识点即可作答．8． (2021秋•桥西区期末 )下面有关新材料和新技术的说法正确的选项是 ( )A.常见的半导体材料有硅、锗等C.使用无线网卡、3G 上网都利用超声波传递信息D.核燃料的放射性污染会造成严重的生态灾难 ,所以各国应严禁开展核能考点：半导体的特点；超导体的作用；电磁波的传播；核能．专题：粒子与宇宙、材料世|界；能源的利用与开展．分析：A、硅、锗等属于常见的半导体材料；B、超导体主要应用在高压输电线上 ,不能应用在利用电流热效应工作的电器中；C、无线网卡、3G 上网都利用电磁波传递信息的；D、核燃料的放射性污染会造成严重的生态灾难 ,所以各国应谨慎核工业开展．解答：解：A、硅、锗等属于常见的半导体材料 ,故A正确；B、超导体主要应用在高压输电线上 ,不能应用在利用电流热效应工作的发热管中 ,故B错误；C、使用无线网卡、3G 上网都利用电磁波传递信息的 ,故C错误；D、核燃料的放射性污染会造成严重的生态灾难 ,所以各国应谨慎核工业开展 ,而不是禁止 ,故D错误．应选A．点评：此题考查学生对半导体、超导体、核燃料、电磁波的了解 ,属于对根底性知识的考查．9． (2021秋•金水区期中 )以下表达正确的选项是 ( )D.超导材料不适合做高压输电线 ,因为这种材料电阻过大考点：半导体的特点．专题：粒子与宇宙、材料世|界．分析： (1 )容易导电的物体叫做导体 ,例如：石墨、人体、大地以及酸、碱、盐的水溶液；(2 )不容易导电的物体叫做绝||缘体 ,例如：橡胶、玻璃、塑料等；(3 )导体和绝||缘体在一定条件下可以相互转化．解答：解：A、通常情况下塑料是绝||缘体 ,该选项说法不正确；B、通常情况下人体是导体 ,该选项说法不正确；C、发光二极管是由半导体材料制成的 ,该选项说法正确；D、超导材料适合做高压输电线 ,因为这种材料电阻为零 ,该选项说法不正确．应选C．点评：此题考查了学生对导体、绝||缘体、半导体以及超导体的了解 ,属于根底知识的考查 ,比较简单．10． (2021秋•江汉区月考 )LED灯带在装饰材料中被广泛应用．芳芳同学在研究其内部结构时发现 ,灯带中的LED灯串联后经电流适配器接入照明电路 ,如下列图．她取下一只LED 灯接在电池两端 ,灯不亮 ,对调电池正负极后灯亮了 ,但用手触摸几乎不发热．以下推断符合上述事实的是 ( )考点：半导体的特点；电路的根本连接方式．专题：电流和电路；粒子与宇宙、材料世|界．分析：LED的含义是发光二极管 ,每只LED灯的额定电压都很小 ,需要多只串联用在家庭电路中 ,它的主要材料是半导体 ,工作时电能转化成光能的效率高．解答：解：A、灯带中的LED灯串联后接入照明电路 ,串联分压 ,一只灯的电压很小 ,该选项说法不正确 ,不符合题意；B、灯带中的LED灯是串联的 ,串联电路一个用电器损坏 ,其它用电器的工作情况受到影响 ,该选项说法不正确 ,不符合题意；C、开始灯不亮 ,对调电池正负极后灯亮了 ,说明LED灯是具有单向导电性的二极管 ,LED 应用了半导体材料 ,该选项说法正确 ,符合题意；D、用手试摸 ,点亮的灯几乎不发热 ,说明LED灯主要是将电能转化为内能的说法是错误的 ,该选项说法不正确 ,不符合题意．应选C．点评：此题考查发光二极管的根本知识 ,要知道LED是发光二极管 ,它由半导体材料构成 ,具有单向导电性．二．填空题 (共7小题 )11．在我们学过的导体、绝||缘体、半导体和超导体这四种材料中 ,发光二极管是用半导体材料做的 ,电工师傅工作时所带的手套是绝||缘体材料做的 ,最||理想的远距离高压输电线应该选用超导体材料 ,而我们生活中的加热设备的发热体却不能用超导体材料来做．考点：半导体的特点；超导体的作用；绝||缘体．专题：粒子与宇宙、材料世|界．分析：根据导电性的不同 ,材料可分为导体 ,半导体 ,绝||缘体三大类 ,容易导电的物体叫导体 ,不容易导电的物体叫绝||缘体 ,导电性能介于导体与绝||缘体之间的叫半导体 ,超导体的电阻为0．解答：解： (1 )发光二极管是用半导体材料做的 ,二极管的特点就是单向导电性 ,利用的主要材料就是半导体．(2 )绝||缘体不容易导电 ,因此电工师傅工作时所带的手套是绝||缘体材料做的 ,防止触电．(3 )超导体的电阻为零 ,有电流通过时不会发热 ,导线上没有电能的损失 ,因此最||理想的远距离高压输电线应该选用超导体材料．(4 )生活中的加热设备的发热体是利用电流的热效应来工作的 ,把电能转化成内能 ,因此不能用超导体材料来做 ,因为超导体的材料为零不能发热．故答案为：半导体；绝||缘体；超导体；超导体．点评：此题考查了学生对导体、绝||缘体、半导体和超导体的掌握 ,对于常见的导体和半导体可以联系它们在日常生活和工业生产中的应用来记忆 ,不要死记硬背．12．有一种材料 ,它的导电性介于导体和绝||缘体之间 ,这种材料称为半导体材料 ,电脑的微处理器就是由成千上万个这种材料制成的元件组成；某些材料在特定温度下 ,电阻接近于零 ,这种材料物理学上称之为超导材料 ,此处的特定温度通常很低 (选填"很高〞、 "接近常温〞或 "很低〞 )．考点：半导体的特点；超导体的特点．专题：应用题．分析：半导体的导电性能介于导体与绝||缘体之间．当导体的温度降至||某一低温时 ,它的电阻突然变为零 ,这种特性称超导性．导体电阻转变为零时的温度称为超导临界温度．解答：解：根据导电性的不同 ,材料可分为导体、半导体、绝||缘体三大类 ,容易导电的物体叫导体 ,不容易导电的物体叫绝||缘体 ,导电性能介于导体与绝||缘体之间的叫半导体．当导体的温度降至||某一低温时 ,它的电阻接近于零 ,这种材料称之为超导材料．故答案为：半导体 ,超导 ,很低．点评：此题考查了半导体材料和超导材料的定义 ,属于根底性知识 ,注意区分．13．LED液晶电视的发光二极管是由半导体 (填 "导体〞或 "半导体〞 )材料制成的．卫星电视的图象信号是由卫星通过电磁波传送的．只听不看就能判断播音员是否熟悉 ,这是通过声音的音色来识别的．考点：半导体的特点；音色；卫星中继通信．分析：根据导体、绝||缘体、半导体和超导体的用途来判断制成二极管的材料．播送、电视和移动通信都是利用电磁波来传递信息的．不同发声体的材料结构不同 ,发出声音的品质、特色也不同．解答：解：电视机的元件中发光二极管是半导体材料制成的．电视信号就是利用地球同步卫星做电磁波通信的中继站来传递信息的；所以卫星是用电磁波传递信息的；不同的播音员发出声音的特色不同 ,是通过声音的音色来识别．故答案为：半导体、电磁、音色．点评：此题主要考查电磁波在传递信息中的应用 ,半导体材料的特点及应用的了解和声音的特性 ,是一道根底题．14．2021年诺贝尔物理学奖授予了日本科学家赤崎勇､天野浩和美籍日裔科学家中村修二 ,以表彰他们创造蓝色发光二极管 (LED ) ,并因此带来新型的节能光源．当电流从较长的接线脚 (即正极 )流入时 ,发光二极管中有电流通过 ,使其发光；反之 ,电流不能从负极流向正极 ,发光二极管不发光．在图中 ,闭合开关能发光的是乙电路图 ,这说明发光二极管具有单向导电性．考点：半导体的特点．专题：粒子与宇宙、材料世|界．分析：发光二极管只允许电流从二极管的正极流入 ,负极流出．如果反向 ,二极管将不亮．解答：解：在乙电路中 ,电流只能从二极管的正极流入 ,负极流出．如图当电流从较长的接线脚流入时 ,发光二极管中有电流通过 ,使其发光；如果电流从较短接线脚流入 ,二极管将不发光 ,处于断路状态．说明二极管的单向导电性．故答案为：乙；单向．点评：此题考查了半导体和发光二极管的知识 ,是一道根底题．15．(2021•福州模拟 )LED灯是一种新型的高效节能光源 ,其核心元件是发光二极管 ,它是用半导体材料制成的．为了防止电流表由于正负接线柱接反而损坏 ,小明将电流表与二极管串联起来 (如下列图 ) ,这利用了二极管的单向导电特性．考点：半导体的特点．专题：粒子与宇宙、材料世|界．分析：二极管是由半导体做成的器件 ,它具有单向导电性．。
半导体物理期末试题
半导体物理期末试题半导体物理期末试题一、选择题（每题2分，共10题）1. 半导体是指能够_________________。
a. 导电b. 断电c. 绝缘2. 当 pn 结加正向电压时，常称之为______________。
a. 正向偏置b. 反向偏置c. 断电3. 半导体在常温下的禁带宽度约为____________。
a. 1eVb. 2eVc. 3eV4. 在掺杂半导体中，如果放入的掺杂杂质种类与基体元素种类相同，称之为____________掺杂；如果放入的掺杂杂质种类与基体元素种类不相同，称之为_____________掺杂。
a. n型，p型b. p型，n型c. p型，n型5. 热电偶是基于热电效应原理制成的一种__________________。
a. 温度计b. 电阻c. 电流6. 三极管是由__________结构组成的器件。
a. pnb. npnc. pnp7. 共振器中的谐振腔是一种具有特定_______________的装置。
a. 质量b. 尺寸c. 温度8. 半导体二极管的有效特性方程为_________________。
a. I = I0 * (e^(qU / kT) - 1)b. I = I0 * (e^(qU / n) - 1)c. I = I0 * (e^(q / nU) - 1)9. 在正向偏置的二极管中，当二极管正向电流增大时，二极管正向电压__________。
a. 增大b. 减小c. 不变10. 碳化硅是一种常用的_________________。
a. 反射镜材料b. 金刚砂c. 陶瓷材料二、简答题（每题10分，共4题）1. 简述 pn 结的形成原理与特性。
2. 简述半导体的掺杂原理与类型。
3. 简述三极管的工作原理及其应用领域。
4. 什么是谐振腔？举例说明谐振腔的应用。
三、计算题（每题20分，共2题）1. 已知在一个p型半导体中，施主杂质浓度为1e18，扩散深度为10um，施主杂质扩散系数为1e-3cm^2/s，求施主杂质扩散的时间。
半导体物理期末作业 LED
《半导体物理》期末课程作业题目：姓名：学号：班级：日期：成绩：光发射二极管（LED）摘要：本文简要叙述了半导体发光二极管的发展历史及工作原理和应用和前景，重点介绍了发光二极管的发光原理，并讲述了发光二极管的历史和应用前景。
无论在显示方面还是在电子通讯以及照明领域，LED的应用正在迅速增长，高亮度的二极管可替代白炽灯等照明器具，具有很大开发潜力。
关键词：半导体，发光二极管，发光原理，照明一、发光二级管（LED）的发展历史发光二极管（英语：Light-Emitting Diode，简称LED是一种能发光的半导体电子元件。
）这种电子元件早在1962年出现，早期只能发出低光度的红光，之后发展出其他单色光的版本，时至今日能发出的光已遍及可见光、红外线及紫外线，光度也提高到相当的光度。
而用途也由初时作为指示灯、显示板等；随着白光发光二极管的出现而续渐发展至被用作照明。
LED只能往一个方向导通（通电），叫作正向偏置（正向偏压），当电流流过时，电子与空穴在其内复合而发出单色光，这叫点致发光效应，而光线的波长、颜色跟其所采用的半导体材料种类与掺入的元素杂质有关。
具有效率高、寿命长、不易破损、开关速度高、高可靠性等传统光源不及的优点。
白光LED的发光效率，在近几年来已经有明显的提升，同时，在每千流明的购入价格上，也因为投入市场的厂商相互竞争的影响，而明显下降。
虽然越来越多人使用LED照明作办公室、家具、装饰、招牌甚至路灯用途，但在技术上，LED在光电转换效率(有效照度对用电量的比值)上仍然低于新型的荧光灯。
1999年,国际上照明行业和半导体光电子行业发生了极为激动人心的事件,三大照明公司几乎在差不多时间内都与相应的半导体行业中的姣姣者成立合资的发光二极管(lightemittingdiode,LED)照明公司,GE公司与Emcore公司成立Gelcore公司,Philips照明公司与HP公司成立LumiledsLighting公司,Osram公司与西门子光电子部门成立Osram光电子公司,并投入大量人力和财力进行研发工作,目标是使LED成为21世纪的新光源.HP公司的HaitzR等人从节约能源的角度更明确地提出,半导体已在电子学领域完成了第一次革命,而另一次革命就在照明领域.能源是国民经济的命脉,在美国有20%的电能(或者说能源总量的712%)用于照明,假如将发光二极管的发光效率提高到200lm/W(流明/瓦),那么就超过目前所有的电光源效率,如果到2025年有50%的通用光源被取代,那就意味着全球每年能节约电费1000亿美元。
高中物理 第二章 第2节 半导体课时作业 教科选修
点囤市安抚阳光实验学校第2节半导体1．与导体相比，半导体有如下不同的特性．(1)导体中电流的载体(载流子)为自由电子，而半导体中电流的载体除自由电子外，还有“________”．(2)半导体的电阻率对掺入杂质非常________．通过控制半导体材料的__________，可以控制半导体材料的导电性能．(3)在一般情况下，导体的电阻率与温度成线性关系，即电阻率随温度升高而增大；半导体材料的电阻率与温度的关系则较为复杂，有些半导体材料对________、________非常敏感，外界温度、光照的微小改变都能使________迅速发生变化．2．在纯净的半导体材料中掺入不同的杂质，会形成不同类型的半导体，其中以__________导电为主的称为N型半导体，以________导电为主的称为P型半导体．把N型半导体与P型半导体通过一的技术手段结合在一起，可形成PN 结，也就是一个半导体二极管，二极管具有________性，利用此特性可以将交流电变成直流电．将一层P型(或N型)半导体夹进两层N型(或P型)半导体之间可制成三极管，三极管具有____________或____________的作用．3．光敏电阻是利用半导体材料在光照条件下，其电阻率迅速________的特性制成的一种半导体器件．热敏电阻是利用半导体材料在温度变化时，其电阻率迅速________的特性而制成的半导体器件．4．发光二极管具有____________、________________、_________、________________、所发出的光中无________________，对人体无任何损害特点．5．家研究发现，许多材料当其厚度、横截面的线度或其颗粒的线度在1～100 nm时，就会表现出十分奇特的力学、热学、磁学、光学、化学性质．人们把特征尺寸在1～100 nm，并具有特性的材料称为纳米材料．____________、____________、纳米机器人、纳米陶瓷、____________是由纳米材料衍生出来的一些高科技产品．6．下列关于半导体、超导体的说法中，正确的是( )A．半导体的导电性能介于导体和绝缘体之间，可制作二极管B．半导体的导电性能良好，可制作远距离输电导线C．超导体的导电性能最好，可制作电炉丝D．超导体的电阻为零，没有实际用途7．关于光敏电阻，下列说法正确的是( )A．受到光照越强，电阻越小B．受到光照越弱，电阻越小C．它的电阻与光照强弱无关D．以上说法都不正确【概念规律练】知识点一半导体材料的特性1．半导体就是导电能力介于导体和绝缘体之间的物质，以下关于其导电性能的说法正确的是( )A．半导体导电能力介于导体和绝缘体之间，性能稳B．在极低的温度下，纯净的半导体像绝缘体一样不导电C．在较高温度时，半导体的导电性能会大大增强，甚至接近金属的导电性能D．半导体中掺入杂质后，其导电性能会减弱2．下列对晶体二极管单向导电性解释正确的是( )A．由于用作半导体材料的硅是一种单晶体，而单晶体具有各向异性，所以晶体二极管具有单向导电性B．由于在硅中掺入了少量的磷(或砷)，使物质的组成发生变化所致C．由于硅中掺入三价元素硼后，缺少一个电子，多出一个带正电的空穴，而空穴不能自由移动，所以只靠电子向移动导电，因此具有单向导电性D．由于晶体二极管由PN结组成，加正向电压时，N型半导体的电子受电场力作用而越过PN结，形成电流，二极管导通；当加反向电压时，电子在电场力作用下很难越过PN结，因此表现出单向导电性知识点二光敏电阻和热敏电阻的特性3．如图1所示，图1R1、R2为值电阻，L为小灯泡，R3为光敏电阻，当照射光强度减弱时( ) A．电压表的示数增大B．R2中电流增大C．小灯泡的功率增大D．电路的路端电压增大4.图2在温控电路中，通过热敏电阻阻值随温度的变化可实现对电路相关物理量的控制．如图2所示电路，值电阻R1，半导体热敏电阻(温度越高电阻越小)，电容器C.当环境温度降低时( )A．电容器C的带电量增大B．电压表的读数增大C．电容器C两板间的电场强度减小D．R1消耗的功率增大知识点三纳米材料的性能5．下列认识正确的是( )A．纳米是一种尺寸很小的材料，是纳米材料的简称B．纳米技术就是重排列原子而制造具有分子结构的技术C．纳米是一个长度单位D．纳米材料的奇特效使纳米材料表现出不同于传统材料的良好性能6．纳米材料的奇特效使纳米材料表现出不同于传统材料的良好性能，以下关于纳米材料的性能的说法中正确的是( )A．在力学性能方面，纳米材料具有高强、高硬和良好的塑性B．在热学性能方面，纳米超细微粒的熔点比常规粉体低得多C．在电学性能方面，纳米金属在低温时会呈现超导电性D．在化学性能方面，纳米材料化学活性低，因此化学稳性强1．影响半导体的导电性能的物理因素有( )A．温度 B．光照 C．纯净度 D．压力2．下列物体中，用到了半导体材料的是( )A．智能机器狗 B．白炽灯泡C．干电池 D．滑动变阻器3．图3所示的电子体温计根据流过半导体制成的感温头的电流来反映人的体温，这利用半导体( )图3A．良好的导电特性B．良好的绝缘特性C．电阻随温度变化而变化的特性D．电阻随光照变化而变化的特性4.图4有值电阻、热敏电阻、光敏电阻三只元件，将这三只元件分别接入如图4所示电路中的A、B两点后，用黑纸包住元件或者把元件置入热水中，观察欧姆表的示数，下列说法中正确的是( )A．置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数变化较大，这只元件一是热敏电阻B．置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数不变化，这只元件一是值电阻C．用黑纸包住元件与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数变化较大，这只元件一是光敏电阻D．用黑纸包住元件与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数相同，这只元件一是值电阻5.图5半导体温度计是利用热敏电阻制造的．如图5所示，如果待测点的温度升高，那么( )A．热敏电阻变大，灵敏电流表示数变大B．热敏电阻变大，灵敏电流表示数变小C．热敏电阻变小，灵敏电流表示数变大D．热敏电阻变小，灵敏电流表示数变小6.图6如图6所示的电路中，两端的电压恒，L为小灯泡，R为光敏电阻，LED为发光二极管(电流越大，发出的光越强)，且R与LED相距不远，下列说法中正确的是( )A．当滑动触头P向左移动时，L消耗的功率增大B．当滑动触头P向左移动时，L消耗的功率减小C．当滑动触头P向右移动时，L消耗的功率可能不变D．无论怎样移动触头P，L消耗的功率都不变7.图7如图7所示，值电阻R1，负温度系数的热敏电阻，小灯泡L，当温度降低时( ) A．R1两端的电压增大B．电流表的示数增大C．小灯泡的亮度变强D．小灯泡的亮度变弱8．如图8所示电路中，电源电动势为E，内阻为r，R T为负温度系数热敏电阻，R为光敏电阻，闭合开关后，小灯泡L正常发光，由于环境条件改变(光照或温度)，发现小灯泡亮度变暗，则引起小灯泡变暗的原因可能是( )图8A．温度不变，光照增强 B．温度升高，光照不变C．温度降低，光照增强 D．温度升高，光照减弱9．世博会场里很多的照明灯是LED灯，LED灯是一种型的高效节能光源，它的核心元件是发光二极管．现在用的二极管主要是由下列哪种材料制成( ) A．陶瓷材料 B．金属材料C．半导体材料 D．纳米材料10.图9如图9所示，将多用电表的选择开关置于欧姆挡，再将电表的两支表笔分别与光敏电阻R的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的．若用不透光的黑纸将R 包裹起来，表针将向________(填“左”或“右”)转动；若用手电筒的光照射R，表针将向________(填“左”或“右”)转动．11.图10如图10所示，将多用电表的选择开关置于欧姆挡，再将电表的两支表笔与负温度系数的热敏电阻R T的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的央．若在R T 上擦一些酒精，表针将如何摆动？若用吹风机将热风吹向电阻，表针将如何摆动？第2节半导体课前预习练1．(1)空穴(2)敏感杂质浓度(3)温度光照电阻率2．电子空穴单向导电放大信号开、关电流3．下降改变4．耗电量小可以用低压(6 V以下)直流电作为电源也可以用市电(220 V)作电源固体化、体积小紫外线和红外线5．太空电梯隐形飞机纳米涂料6．A7．A课堂探究练1．BC [半导体材料的导电性能受温度、光照及掺入杂质的影响，故A错误．掺入杂质后半导体材料的导电性能会大大增强，故选项D错误．]点评半导体材料是一种型微电子材料，其电阻率介于导体与绝缘体之间，但易受外在条件的影响．2．D [晶体二极管的单向导电性是由半导体中导电粒子能否在电场力作用下顺利通过PN结所决的．]3．BD [当光照减弱时，R3的阻值增大则并联的阻值增大，进而并联的电压增大，流过R2的电流I2增大，B正确．而且由于外电路的阻值变大，路端电压增大，D正确；电路的总电阻增大，则干路电流I干减小，由U R1＝I干R1知，电压表的示数减小，A错误．由I L＝I干－I2知流过小灯泡的电流减小，则小灯泡的功率减小，C错误．]点评当照射光敏电阻的光增强时，光敏电阻的阻值减小；当光减弱时，阻值增大．4．AB [当环境温度降低时，热敏电阻阻值变大，电路的总电阻变大，由I＝ER总知I变小，又U＝E－Ir，则电压表的读数U增大，B正确；又由U1＝IR1及P1＝I2R1可知U1变小，R1消耗的功率P1变小，D错误；电容器两板间的电压U2＝U－U1，U2变大，由场强E′＝U2d，Q＝CU2可知Q、E′都增大，故A正确，C 错误．]5．BCD [纳米是一个长度单位，1 nm＝10－9 m，俗话说：“纳米不是米，蓝牙不是牙”．它比一般的分子、原子要大，纳米材料是对分子、原子进行重排列而得到的材料，它具有很多特性．综上所述，B、C、D正确．]6．AB [纳米材料具有良好的性能，在力学性能方面，纳米材料具有高强、高硬和良好的塑性，A正确．在热学性能方面，纳米超细微粒的熔点比常规粉体低得多，B正确．在电学性能方面，纳米材料在低温时会呈现电绝缘性；而在化学性能方面，纳米材料具有相当高的化学活性，故选项C、D错误．]点评(1)力学性能：高强、高硬和良好塑性(2)热学性能：熔点较低(3)电学性能：低温时会呈现电绝缘性(4)化学性能：具有相当高的化学活性课后巩固练1．ABC2．A3．C4．AC [热敏电阻的阻值随温度变化而变化，值电阻和光敏电阻不随温度变化；光敏电阻的阻值随光照变化而变化，值电阻和热敏电阻不随之变化．]5．C6．A7．C8．AC [由题图可知，当光敏电阻阻值减小或热敏电阻阻值增大时，小灯泡L 都会变暗，结合光敏电阻特性可知，A项正确，B项错误；若光敏电阻阻值减小的同时，热敏电阻的阻值增大，小灯泡L也会变暗，C项正确；若热敏电阻减小，光敏电阻增大，则小灯泡变亮．D项错误．]9．C10．左右解析光敏电阻受光照越强，电阻越小，所以将R用不透光的黑纸包起来，电阻增大，指针左偏；若用手电筒的光照射R，电阻减小，指针右偏．11．见解析解析由于酒精蒸发，热敏电阻R T温度降低，电阻值增大，指针向左偏；用吹风机将热风吹向电阻，电阻R T温度升高，电阻值减小，指针将向右偏．。
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( )。
吉林大学半导体器件物理期末考试试卷及答案2
)dx
∫ = qA
-p e dx wn
-(x-xn ) Lp
xn
n0
= -qALp pn0
这是 N 区少子空穴扩散区内的贮存电荷， Qp < 0 说明贮存电荷是负的，这是反向
PN 结少子抽取的现象。 同理可求得
Qn = qALnnp0 。 Qn > 0 说明贮存电荷是正的（电子被抽取，出现正的电离施
Vn
= VT
ln( Nc Nd
( ) ( ) I E = −I F 0 eVE VT − 1 + α R I R0 eVC VT − 1
( ) ( ) IC = α F I F 0 eVE VT − 1 − I R0 eVC VT − 1
根据以上公式给出 BJT 四种模式下 E-M 方程的具体形式。
四 [10 分]一 个 N 沟 MOSFET：
4. 由 于 肖 特 基 势 垒 具 有 快 速 开 关 响 应 ，因 而 可 以 把 它 和 NPN 晶 体 管 的 集 电
极−基极结并联连接，如图 4-13a 所示，以减小晶体管的贮存时间。当晶体管饱
和 时 ， 集 电 结 被 正 向 偏 置 约 达 0.5V 。 若 在 肖 特 基 二 极 管 上 的 正 向 压 降 （ 一 般 为 0.3V ）低 于 晶 体 管 基 极 −集 电 极 的 开 态 电 压 ，则 大 部 分 过 量 基 极 电 流 流 过 二 极 管 ，
=
Z μnC0 L
(VG 2
− VG1 )VD
代入数据：
75 ×10−6
−
35 ×10−6
=
15 2
μn (6.9 ×10−8 )(2.5
− 1.5)(0.10)
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门子光电子部门成立Osram光电子公司,并投入大量人力和财力进行研发 工作,目标是使LED成为21世纪的新光源.HP公司的HaitzR等人从节约能 源的角度更明确地提出,半导体已在电子学领域完成了第一次革命,而另 一次革命就在照明领域.能源是国民经济的命脉,在美国有20%的电能(或 者说能源总量的712%)用于照明,假如将发光二极管的发光效率提高到 200lm/W(流明/瓦),那么就超过目前所有的电光源效率,如果到2025年有 50%的通用光源被取代,那就意味着全球每年能节约电费1000亿美元。并 减少3亿5千万吨二氧化碳等污染物的排放.美国能源部和日本政府都拨 巨资支持有关企业加速LED照明光源的研发工作。 二、发光二级管的工作原理 2.1简介：它是半导体二极管的一种，可以把电能转化成光能；常简写 为LED。发光二极管与普通二极管一样是由一个PN结组成，也具有单 向导电性。当给发光二极管加上正向电压后，从P区注入到N区的空穴 和由N区注入到P区的电子，在PN结附近数微米内分别与N区的电子和P 区的空穴复合，产生自发辐射的荧光。不同的半导体材料中电子和空穴
2.2.6半导体材料与之对应的发光颜色
单色 正向 颜 λ波长 偏压 半导体 化学式 色 （nm） （V） 红 砷化镓铝砷 外 >760 < 1.9 GaAs AlGaAs 化镓 线 多原色/阔频段 紫（purple） 白 正向偏 正向 构 压 构成 偏压 成 （V） （V）
红
760至 610
橙
610至 590
2.2.1本证跃迁
本征辐射复合(带-带复合) 导带电子跃迁到价带与空穴复合的过程称 为本征跃迁。本征跃迁伴随发射光子的过程称为本征辐射复合。对于直 接禁带半导体，本征跃迁为直接辐射复合全过程只涉及一个电子、空穴 对和一个光子，辐射效率较高。II-VI族和具有直接禁带的部分III-V族化 合物的主要发光过程属于这种类型。对于间接禁带半导体，本征跃迁必 须借助声子，因而是间接复合。其中包含不发射光子的多声子无辐射复 合过程和同时发射光子和声子的间接辐射复合过程。因此，间接禁带半 导体中发生本征辐射复合的几率较小，辐射效率低。Ge、Si、SiC和具 有间接禁带的部分III-Ⅴ族化合物的本征复合发光属于这种类型发光比 较微弱。 因为带内高能状态是非稳状态，载流子即便受激进入这些状 态也会很快通过“热化”过程加入导带底或价带顶。显然，带间跃迁所发 射的光子能量与Eg有关。 对直接跃迁，发射光子的能量满足：
所处的能量状态不同。当电子和空穴复合时释放出的能量多少不同，释 放出的能量越多，则发出的光的波长越短。常用的是发红光、绿光或黄 光的二极管。 发光二极管的反向击穿电压约5伏。它的正向伏安特性曲线很陡， 使用时必须串联限流 电阻以控制通过管子的电流。限流电阻R可用 下式计算： 式中E为电源电压，UF为LED的正向压降，IF为LED的一般工作电 流.
2.2.3举例Ga-P--GaP中的非本征辐射复合机构
GaP的室温禁带宽度，但其本征辐射跃迁效率很低，主要依靠非本征 发光中心。图10-23表示GaP中几种可能的辐射复合机构。 1）GaP中的施受主对发光中心（Zn(或Cd)－O对发光中心）
掺O和Zn的GaP材料，经过适当热处理后，O和Zn分别取代相邻的P原 子和Ga原子，其中O形成一个深施主能级(导带下0.89eV处)，Zn形成一 个浅受主能级(价带以上0.06eV处)。当这两个杂质原子在p型GaP中处于 相邻格点时，形成一个电中性的Zn-O络合物，起等电子陷阱作用，束缚 能为0.3eV。与之相关的复合过程有3种：
对间接跃迁，在发射光子的同时，还要发射声子，因而光子能量应满 足：其中Ep是声子能量
2.2.2非本证跃迁
涉及杂质能级的辐射复合称为非本征辐射复合。在这种过程中,电子从 导带跃迁到杂质能级,或从杂质能级跃迁到价带,或仅仅在杂质能级之间 跃迁。由于这种跃迁不受选择定则的限制,发生的几率也很高,是间接禁 带半导体,特别是宽禁带发光材料中的主要辐射复合机构。 下面着重讨 论电子在施主与受主杂质之间的跃迁，如图所示。当半导体中同时存在 施主和受主杂质时,两者之间的库仑作用力使受激态能量增大,其增量 △E与施主和受主杂质之间距离r成反比。பைடு நூலகம்电子从施主向受主跃迁时, 若没有声子参与,发射光子能量为 ：
2.2.5电致发光机构
半导体电致发光的额外载流子注入主要有两种方式：场注入和结注 入。
A、场致发光
均匀高阻材料在强电场下通过载流子的雪崩倍增效应（俄歇产生）获 得额外载流子的注入，这些载流子通过本征跃迁复合，或通过杂质能级 复合，发射发射相应波长的光。 这种方式的效率不高，通常只有单极性半导体，例如ZnS才采用这种方 式。
2.2工作原理
发光二极管的核心部分是由P型半导体和N型半导体组成的晶片，在P 型半导体和N型半导体之间有一个过渡层，称为PN结。在某些半导体材
料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量 以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电 压，少数载流子难以注入，故不发光。这种利用注入式电致发光原理制 作的二极管叫发光二极管，通称LED。 当它处于正向工作状态时（即 两端加上正向电压），电流从LED阳极流向阴极时，半导体晶体就发出 从紫外到红外不同颜色的光线，光的强弱与电流有关。半导体材料受到 某种激发时，电子产生由低能级到高能级的跃迁，形成非平衡载流子。 这种处于激发态的电子在半导体中运动一段时间后，有回复到较低的能 量状态，并发生电子—空穴对的复合。复合过程中，电子以不同的形式 释放出多余的能量。从高能能量状态到较的能量状态的电子跃迁过程， 主要有以下几种： ①有杂质或缺陷参与的跃迁。 ②带与带之间的跃迁。 ③热载流子在带内的跃迁，如过程ƒ。
光。 ⑤Te－Zn施受主对 若GaP材料中还掺有Te等浅施主杂质，Te中心 俘获的电子与Zn中心俘获的空穴相复合，发射550um附近的绿色光。可 见，不含O的p型GaP可以发绿色光，而含O的GaP主要发红色光。因此， 要提高绿光发射效率，必须避免O的掺入.
2.2.4发光效率
发光效率通常分为“内量子效率”η内和“外量子效率”η外。内量子 效率定义为： 平衡时，电子－空穴对的激发率等于额外载流子的复合率(包括辐射复 合和无辐射复合)，而复合率分别决定于寿命τr和τnr（辐射复合率正 比于1/τr，无辐射复合率正比于1/τnr），因此，η内可写成 可见，只有当τnr>>τr时，才能获得有效的光子发射。 用“外量子效率”外来描写半导体材料的总有效发光效率，即
B、p-n结注入发光
图10-24 pn结注入发光示意图
如图l0－24所示，利用p-n结在正向偏置条件下的注入作用，可以在 势垒区外形成额外少数载流子的累积，这些额外载流子在扩散的过程中 通过与多数载流子的复合而发光。利用pn结注入发光制造的LED分同质 结和异质结两种。 1）同质结LED 同质p-n结势垒区两边都有额外载流子注入。由于一 般发光材料的少子扩散长度远大于正偏压下的势垒宽度，因此势垒区中 的辐射复合几率较小，辐射复合主要发生在结两边的扩散区。同质结的 注入区又是少子累积区，复合几率较大，影响注入效率。同时，由于本 征辐射复合发射的光子能量与所用材料的禁带宽度相当，发射光子在向 外传播的过程中大部分被材料吸收，因而其外量子效率很低。利用杂质 能级发光的GaP LED主要采用同质结结构。 改进办法是采用异质结 2）异质结LED 采用异质结可以提高少数载流子的注入效率。图1025表示理想的异质结能带示意图。由于p区和n区的禁带宽度不等，势垒 是不对称的。如图10-25(b)所示，当正向偏压使二者的价带顶持平时， p区的空穴由于不存在势垒而不断向n区扩散，而n区的电子由于面临高 势垒△E=Eg1－Eg2而不能从n区注入p区，从而保证了空穴（少数载流 子）向n区的高注入效率。这时，禁带较宽的p区成为单一注入区，禁带 较窄的n区成为单一发光区。例如GaAs-GaSb异质结，其发射光子能量为 0.7eV，相当于GaSb的禁带宽度。 这种异质结LED的另一优点，是宽禁带注入区同时作为辐射窗口，其 禁带宽度大于发射光子的能量，发射光向外传播时不会被吸收，提高了 外。 现代LED还采用双异质结结构和量子阱结构进一步提高注入效率和量 子效率。量子阱结构利用量子尺寸效应将电子的势能提高，发射能量比 材料Eg高的光子。
施主与受主间的跃迁
式中和分别代表施主和受主的束缚能,r是发光材料的相对介电常数。 由于施主和受主一般以替位原子出现在晶格中，因此r只能取原子间距 的整数倍，相应的光子能量为不连续数值，对应于一系列不连续的发射 谱线。但这只在r较小，即电子在相邻的施主和受主间跃迁时才可区 分，随着r的增大，发射光子的能量差别越来越小而且电子从施主向 受主跃迁所要穿过的距离也越来越大，跃迁几率很小。因此杂质发光主 要发生在相邻施，受主之间。
图10-23 GaP禁带中的杂质对辐射复合机构 EA,Zn EA,Zn ED,O Eg=2.26eV EA,Zn ET,Zn-O ET,Zn-O ① ② ③ ED,Te ET,N ④ ⑤ Eh,O Eh,N
①Zn-O络合物俘获一个电子．邻近的Zn中心俘获一个空穴形成一种 激子状态。激子的淬灭 (即杂质俘获的电子与空穴相复合)，约发射 660nm左右的红光。这一辐射复合过程的效率较高； ②Zn-O络合物俘获一个电子后，再俘获—个空穴形成另一种类型的 束缚激子，其空穴束缚能级Eh在价带0.037eV处。这种激子复合时发射 红光。 ③孤立O中心俘获的电子与Zn中心俘获的空穴相复合, 发射红光。 2）GaP中的其他非本征发光中心 ④ N等电子中心 N在GaP中取代P起等电子陷阶作用，其能级位置 在导带下0.008eV处。N等电子陷阱俘获电子后再俘获空穴形成束缚激 子，其空穴束缚能级Eh在价带之上0.011eV处。这种激子复合时发绿
关键词：半导体，发光二极管，发光原理，照明
1、 发光二级管（LED）的发展历史
发光二极管 （英语：Light-Emitting Diode，简称LED 是一种能发光 的半导体电子元件。）