东南大学半导体物理考研复习系列试题(A卷)
电科03级半导体物理A卷答案
电科03级半导体物理A 卷答案一、填空题：1、公有化运动；2、正，正；3、P ；4、非平衡；5、爱因斯坦；6、硅，锗，砷化镓；7、金刚石；8、电子、空穴；9、玻耳兹曼；10、势垒，扩散二、单项选择题：1、A2、B3、B4、B5、C6、A7、C8、A9、B 10、B三、判断题：1、对2、错3、错4、错5、对四、简答题：1、答：画出曲线教材图3-11 （3分）低温弱电离区，杂质电离随温度升高迅速增加，导带电子浓度随之增加 中温过度区，杂质完全电离，导带中电子浓度不再随温度升高而增加 高温本征激发区，本证激发其主导作用，导带电子浓度随温度升高而增加（答对一个给1分共3分）2、答：电导率σ= nq μn +pq μp ，由载流子浓度和迁移率决定。
（2分）掺杂改变载流子浓度n 或p ； （1分） 温度改变可以引起载流子浓度的变化，当杂质完全电离时载流子浓度不随温度变化，则主要是改变迁移率，温度升高晶格散射增强，迁移率μn 或μp 下降； （2分） 光照引入非平衡载流子，使载流子浓度n=n 0+△p,引入附加光电导。
（1分）3、答：导带底Ev 价带顶宽度Ed 杂质能级Ef 费米能级4答：加正向电压时，外电场的方向与内电场方向相反。
外电场削弱内电场，势垒区变窄，扩散运动＞漂移运动，多子扩散形成扩散电流。
（3分） 加反向电压时，外电场的方向与内电场方向相同，外电场加强内电场，势垒区变宽，漂移运动＞扩散运动，少子漂移形成反向电流I R 。
在室温下，少子浓度一定且很低，故I R 很小且基本上与外加反压的大小无关，所以称为反向饱和电流。
（3分）五、综合题1、答：a. 样品1为p 型半导体，样品2为n 型半导体；（4分）b.c. 见下图，其中Ec 为导电底，Ev 为价带顶，Ei 为禁带中央，E F1、E F2、分别为二种样品的费米能级，E A1、E D2为样品1和样品2的杂质能级。
（共8分，每画对一个得2分，画错不得分，可分别画，不一定在一幅图中，但相对关系要正确。
东南大学2013年半导体物理考研试卷(回忆版)
线
姓名
1 1 e
E EF k0T
表示 _________
几率。室温下，硅的禁带宽度 Eg 1.12eV ，估计室温下本征硅导带底的一个能态被电子 封 占据的几率为 __________ 。硅导带底的一个能态被电子占据的几率为 10 ，此时费米 能级的位置在 __________ ，玻尔兹曼分布是否近似成立？ __________ 。 3. 室温下纯净的硅半导体掺入锑，已知锑的电离能为 0.039eV ，半导体的费米能级
10 3
， 半 导 体 载 流 子 的 俘 获 系 数 cx 1.5 10 cm / s
3
3
（ x为n或者p ） ，求非平衡载流子的寿命 。 （提示：小注入条件下间接复合作用非平衡载流子的寿命
cn (n0 nl ) c p ( p0 pl ) Nt cn c p (n0 p0 )
）
试卷说明： 1. 2. 3. 本试卷为本人回忆，如出现错误还请大家多多谅解。 试卷填空题应为 35 分，由于本人记不得还有哪些关于计算的填空题，所以添加了一道问答题(第四 题)，问答题每题本来 12 分(共 6 题)，现改为每题 11 分(共 7 题)，计算题分值没变。 计算题第 1 题为课后习题；第 2 题为本试卷难题，考研时大多数考生花了很多时间做这道题，有的 怀疑自己算错，有的怀疑方程列错，有的怀疑题目出错，有的把题目改了得到合理答案。本人复习 时认为不会考二阶连续性方程就是个错误；第 3 题看起来吓人，实际上很简单。 4. 简答题第 2 小题增加了第一问，计算题第 3 题增加了第一小问；其他五道简答题和两道计算题没做 变动，计算题数据没变。如果第 2 道计算题算出来不对劲，请不要怀疑题目出错了。我估计是出题 者故意这么做的。 共6页 第 6 页(luobin)
东南大学半导体物理考试试卷3
东南大学考试卷（卷）Array课程名称半导体物理考试学期得分适用专业电子科学考试形式闭卷考试时间长度120分钟一、填空（每空1分，共27分）1．纯净半导体Si中掺Ⅲ族元素的杂质，当杂质电离时从Si中夺取电子，在Si晶体的共价键中产生了一个空穴，这种杂质称受主杂质；相应的半导体称P型半导体。
2．当半导体中载流子浓度存在浓度梯度时，载流子将做运动；半导体存在电势差时，载流子将做运动，其运动速度正比于，比例系数称为。
3．np>n i2意味着半导体处于状态，其中n= ；p 。
这时半导体中载流子存在净复合还是净产生？。
4．半导体中浅能级杂质的主要作用是增强载流子的浓度；深能级杂质所起的主要作用增强载流子的复合。
5．非平衡载流子通过而消失，叫做寿命τ，寿命τ与在中的位置密切相关，当寿命τ趋向最小。
6．半导体中的载流子主要受到两种散射，它们分别是和。
前者在下起主要作用，后者在下起主要作用。
7．半导体中掺杂浓度很高时，杂质电离能（增大、减小、不变？），禁带宽度（增大、减小、不变？）。
8．p-n结电容包括电容和电容，在反向偏压下，电容起主要作用。
二、名词解释（每题4分，共20分）（1）爱因斯坦关系（2）扩散长度与牵引长度（3）热载流子共 4 页第1 页（4）准费米能级（5）非平衡载流子寿命三、简要回答（共28分）1．什么是直接复合？什么是间接复合？试述它们在半导体器件中的作用。
2何谓非简并化半导体？何谓简并化半导体？3．下图分别是半导体材料Si、Ge、GaAs的能带结构示意图。
（1）请指出图a 、图b、图c分别对应何种材料，您判断的依据是什么？（2）在三幅图中，价带对于同一个K，E(K)可以有两个值，表明对应两种有效质量不同的空穴，即重空穴和轻空穴。
试指出曲线1、2分别对应哪种空穴，依据是什么？4．当GaAs样品两端加电压时，样品内部便产生电场E。
电子的平均漂移速度v d随电场的变化关系如下图所示，请解释之。
东南大学微电子考研的资料半导体物理3半导体物理基础共66页文档
nt Nt cn(n (nn1n)c cpp 1c(pp)p1)
净复合率：
U=俘获电子-发射电子 cnnpt - en n t
=
注意到：
n1p1 ni2
U
npni2
1 cpNt
(nn1)cn1Nt
(pp1)
通过复合中心复合的普遍公式
U d R G 0 r n r0 p p n 0 r ( n n p i 2 )
导带电子增加，意味 着EF更靠近EC。
EFEV
p0NVe k0T
价带空穴增加，意味 着EF更靠近EV。
引入准费米能级：
EC EFn
n NCe k0T
EFp EV
p NVe k0T
EF nEF P
EF nEF P
npn0p0e k0T ni2e k0T
非平衡态时，
np ni2
5.3. 非平衡载流子的衰减 寿命
间接复合(indirect recombination):通过位于禁带中的 杂质或缺陷能级的中间过渡。
表面复合(surface recombination)：在半导体表面发生 的 复合过程。
从释放能量的方法分:
Radiative recombination (辐射复合)
Non-radiative recombination (非辐射复合)
e n 电子产生(emission)率： nt
空穴俘获率：
c p pn t
空穴产生率：
ep pt
c p pn t
cnnpt en nt
ep pt
热平衡时： Un=0，Up=0
复合中心达到稳定
时：Un=Up
电子的净俘获率：
东南大学硕士研究生考试半导体物理考研复习试题
东南大学考研复习卷(A 卷)课程名称 半导体物理929 编辑时间得分适用专业 电子科学与技术考试形式闭卷考试时间长度 180分钟室温下=k T eV 0.0260 ，电子电量=⨯e C 1.610-19。
一、 填空题（每空1分，共35分）1. 硅原子作为杂质原子掺入砷化镓样品中，设杂质浓度为-cm 10153，其中10%硅原子取代砷，90%硅原子取代镓，如果硅原子全部电离，本征激发可忽略不计。
则该半导体为__________型半导体，10%硅原子取代砷的这些硅相当于__________杂质。
2. 半导体中掺杂浓度很高时，杂质电离能__________（填“增大、减小、不变”）；在重掺杂的简并半导体中，杂质浓度很高，杂质原子相互靠近，被杂质原子束缚的电子的波函数显著重叠，这时电子作共有化运动，产生的结果是__________。
如果掺杂浓度过高，杂质能带会进入导带或者价带，能带状态密度发生变化，产生__________效应。
3. 间接复合作用下的非平衡载流子的寿命++∆=++∆+++∆τN c c n p p c n n n c p p p t n p n l p l ()()()0000，式中n l 代表__________。
已知半导体禁带宽度=E eV g 1.35，小注入条件下，复合中心能级E t 在导带底下方eV 0.12，费米能级在价带顶上方eV 0.31，则非平衡载流子的寿命可化简为__________。
4. 迁移率表示单位场强下载流子的平均漂移速度。
影响半导体载流子迁移率主要有两大因素，一个是__________，另一个是通过__________来影响平均自由时间。
5. 电中性是内建电场产生的原因。
只要破坏了电中性，就会产生扩散与漂移电流并存的情形，除了载流子浓度不均匀，__________和__________也会导致内建电场。
6. 影响pn 结内建电势差V D 的因素有__________、__________、__________等参数，在相同条件下半导体材料Si 、Ge 和GaAs 中__________的内建电势差V D 最大。
半导体物理学试题及答案
半导体物理学试题及答案(总6页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--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1/2 B、小于1/2 C、等于1/2 D、等于1 E、等于0 9、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 )。
东南大学硕士研究生考试半导体物理考研复习试题
东南大学考研复习卷课程名称 半导体物理929 编辑时间得分适用专业电子科学与技术考试形式 闭卷考试时间长度 180分钟室温下=k T eV 0.0260，电子电量=⨯-e C 1.61019。
一、 填空题（每空1分，共35分）1. 设晶格常数为a 的一维晶格，导带极小值附近的能量为=+-m m k h k h k k 3E ()()00C 12222，价带极大值附近的能量=-m m k h k h k 6E ()300V 12222，其中m 0为电子质量，h 为普朗克常数，=k a21，则半导体禁带宽度为__________，价带顶电子跃迁到导带底时的准动量的变化为__________，价带顶空穴有效质量为__________。
2. 室温下，锗的禁带宽度=E eV g 0.67，估计室温下本征锗导带底的一个能态被电子占据的几率为__________。
锗价带顶的一个能态被空穴占据的几率为-103，此时费米能级的位置在__________，玻尔兹曼分布是否近似成立？ __________。
3. 由间接复合作用决定的非平衡载流子寿命++∆=++∆+++∆τN c c n p p c n n n c p p p t n p n l p l ()()()0000，式中N t 代表__________。
半导体禁带宽度=E eV g 1.12，小注入条件下，复合中心能级E t 在价带顶上方eV 0.12，费米能级在导带底下方eV 0.31，则非平衡载流子的寿命可化简为__________；大注入条件下，非平衡载流子的寿命可化简为__________。
4. 室温下本征硅掺入某种杂质后，电子浓度为=⨯-n cm 1.510043，硅的本征载流子浓度=⨯-n cm i 1.510103，导带有效状态密度=⨯-cm N 2.810C 193，价带有效状态密度=⨯-cm N 1.110193。
则费米能级与价带顶的差为__________；掺入施主杂质5. 表面复合率U s 表示单位时间__________，它与__________成正比，比例系数用s 表示，反应了表面复合的强弱。
东南大学2013半导体物理考研试卷
SHF整理
天天向上
线
姓名
封
东 南 大 学 考 试 卷 (考研回忆版)
课程名称
半导体物理
适 用 专 业 电子科学与技术
考 试 学 期 2013
得分
考试形式
闭卷
考试时间长度 180 分钟
室温下，硅的相关系数： k0T 0.026eV , ni 1.51010 cm3, Nc 2.81019 cm3 Nv 1.11019 cm3 ，电子电量 e 1.61019C 。
（1）写出并解出空穴的连续性方程；（2）什么位置非平衡载流子的浓度为1012 cm3 ？
（提示：非平衡载流子的产生只是在表面非常薄的一层内发生，所以非平衡载流子的产生
率 只 是 以 边 界 条 件 出 现 ： Gs
击穿分为热击穿、__________ 和 __________ 。低掺杂、宽势垒更有利于 __________
击穿。
7. 一块补偿硅材料，掺入了硼 1.51016 / cm3 ，掺入了磷 51015 / cm3 ，电子迁移率 n 1350cm2 / V s,空穴迁移率p 500cm2 / V s ，电子浓度为 __________ ，费米 能级与禁带中央的差为 __________ ，半导体的电导率为 __________ 。
1
E EF
表示 _________
1 e k0T
几率。室温下，硅的禁带宽度 Eg 1.12eV ，估计室温下本征硅导带底的一个能态被电子
占据的几率为 __________ 。硅导带底的一个能态被电子占据的几率为104 ，此时费米 能级的位置在 __________ ，玻尔兹曼分布是否近似成立？ __________ 。
4.试画出 p 型半导体的费米能级随温度变化规律，并加以解释。
江苏高校的半导体物理复习资料（整理后）
江苏⾼校的半导体物理复习资料（整理后）⼀、填充题1. 两种不同半导体接触后, 费⽶能级较⾼的半导体界⾯⼀侧带电达到热平衡后两者的费⽶能级。
2. 半导体硅的价带极⼤值位于k空间第⼀布⾥渊区的中央，其导带极⼩值位于⽅向上距布⾥渊区边界约0.85倍处，因此属于半导体。
3. 晶体中缺陷⼀般可分为三类：点缺陷，如；线缺陷，如；⾯缺陷，如层错和晶粒间界。
4. 间隙原⼦和空位成对出现的点缺陷称为；形成原⼦空位⽽⽆间隙原⼦的点缺陷称为。
5．杂质可显著改变载流⼦浓度；杂质可显著改变⾮平衡载流⼦的寿命，是有效的复合中⼼。
6. 硅在砷化镓中既能取代镓⽽表现为，⼜能取代砷⽽表现为，这种性质称为杂质的双性⾏为。
7．对于ZnO半导体，在真空中进⾏脱氧处理，可产⽣，从⽽可获得 ZnO半导体材料。
8．在⼀定温度下，与费⽶能级持平的量⼦态上的电⼦占据概率为，⾼于费⽶能级2kT能级处的占据概率为。
9．本征半导体的电阻率随温度增加⽽，杂质半导体的电阻率随温度增加，先下降然后，再单调下降。
10．n型半导体的费⽶能级在极低温（0K）时位于导带底和施主能级之间处，随温度升⾼，费⽶能级先上升⾄⼀极值，然后下降⾄。
11. 硅的导带极⼩值位于k空间布⾥渊区的⽅向。
12. 受主杂质的能级⼀般位于。
13. 有效质量的意义在于它概括了半导体的作⽤。
14. 除了掺杂，也可改变半导体的导电类型。
15. 是测量半导体内载流⼦有效质量的重要技术⼿段。
16. PN结电容可分为和扩散电容两种。
17. PN结击穿的主要机制有、隧道击穿和热击穿。
18. PN结的空间电荷区变窄，是由于PN结加的是电压。
19.能带中载流⼦的有效质量反⽐于能量函数对于波⽮k的，引⼊有效质量的意义在于其反映了晶体材料的的作⽤。
20. 从能带⾓度来看，锗、硅属于半导体，⽽砷化稼属于半导体，后者有利于光⼦的吸收和发射。
21．除了这⼀⼿段，通过引⼊也可在半导体禁带中引⼊能级，从⽽改变半导体的导电类型。
东南大学2011年半导体物理试卷
共6 页 第 1 页 (luobin 期末基础卷) 修改时间：2013-2东 南 大 学 考 试 卷（A 卷）课程名称 半导体物理 编辑时间2011-1得分适用专业电子科学与技术考试形式闭卷考试时间长度 120分钟室温下，硅的相关系数：10300.026, 1.510,i k T eV n cm -==⨯ 193C N 2.810cm -=⨯193V N 1.110cm -=⨯,电子电量191.610e C -=⨯。
一、 填空题（每空1分，共35分）1.半导体中的载流子主要受到两种散射,对于较纯净的半导体__________散射起主要作用，对于杂质含量较多的半导体，温度很低时，__________散射起主要作用。
2.非平衡载流子的复合率20()2[()/]t i i t i N C np n U n p n ch E E k T -=++-，t N 代表__________，tE 代表__________。
当载流子浓度满足2i np n -__________时，半导体存在净复合；当2i np n -__________时，半导体处于热平衡状态。
杂质能级位于__________位置时，为最有效复合中心，此杂质为__________杂质。
3.纯净的硅半导体掺入浓度为17310cm -的磷，当杂质电离时能产生导电__________，此时杂质为__________杂质，相应的半导体为__________型；如果再掺入浓度为16310cm -的硼，半导体是__________型。
假定又掺入浓度为15310cm -的金，则金原子带电状态为__________。
4.当PN 结施加反向偏压，并增到某一数值时，反向电流密度突然__________的现象称为击穿，击穿分为__________和__________。
温度升高时，__________击穿的击穿电压阈值变大。
5. 当半导体中载流子浓度存在__________时，载流子将做扩散运动，扩散流密度与__________成正比，比例系数称为__________；半导体存在电势差时，载流子将做 __________运动，其运动速度正比于__________，比例系数称为__________。
2011东南大学半导体物理试卷概论
东南大学考试卷（卷）Array课程名称半导体物理考试学期11-12-2 得分适用专业电子科学与技术考试形式闭卷考试时间长度120分钟共10 页第10 页共 10 页 第 10 页室温下，硅的相关系数：10300.026, 1.510,i k T eV n cm -==⨯ 1932.810c N cm -=⨯1931.110v N cm -=⨯，电子电量191.610e C -=⨯。
一、 填空题（每空1分，共35分）1. 半导体中的载流子主要受到两种散射,对于较纯净的半导体 散射起主要作用，对于杂质含量较多的半导体，温度很低时，______________散射起主要作用。
2.非平衡载流子的复合率 ，t N 代表__________，t E 代表__________，当2i np n -为___________时，半导体存在净复合，当2i np n -_______时，半导体处于热平衡状态。
杂质能级位于___________位置时，为最有效复合中心，此杂质称为____________杂质。
3.纯净的硅半导体掺入浓度为17310/cm 的磷，当杂质电离时能产生导电________，此时杂质为_________杂质，相应的半导体为________型。
如果再掺入浓度为16310/cm 的硼，半导体是_______型。
假定有掺入浓度为15310/cm 的金，则金原子带电状态为__________。
4.当PN 结施加反向偏压，并增到某一数值时，反向电流密度突然__________开始的现象称为击穿，击穿分为___________和___________。
温度升高时，________击穿的击穿电压阈值变大。
5. 当半导体中载流子浓度存在_________时，载流子将做扩散运动，扩散流密度与_______成正比，比例系数称为_________；半导体存在电势差时，载流子将做 运动，其运动速度正比于 ，比例系数称为 。
东南大学半导体物理考研复习系列试题(D卷)
决定迁移率的参数是有效质量和平均自由时间。有效质量是关于能带结构的一个重要 性质。有效质量是将晶体中 __________ 作用概括在其中，有效质量的引入，使得处 理晶体中的电子在 __________ 问题时忽略难以确定的晶格力，使问题简单化。对于
学号
GaAs ，导带底附近的曲率很大，因此导带电子的有效质量很小。有效质量增大，迁 移率 __________ （ “增加”或“减小” ） 。决定迁移率的另外一个重要因素是连续碰 撞间的平均自由时间，它主要与 __________ 和 __________ 有关。
3.(12分) 何谓漂移运动？何谓扩散运动？何谓迁移率、扩散系数？
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(luobin 考研复习卷)
并说明温度及掺杂浓度对这两种散射 4.(12分) 简述常见掺杂半导体中两种主要散射机制， 机制的影响和原因。
5.(16分) 某种半导体与金属接触。
(1)解释欧姆接触和整流接触特性； (2) n 型半导体与金属形成整流接触，画出接触后 的能带图，解释接触后能带的形成过程； (3)为什么金-半二极管 （肖特基二极管） 消除了载 流子注入后的存储时间？ (4)实际欧姆接触面临什么问题，怎样解决的？ (5)下图是金属和轻掺杂半导体的能带图，画出接 触后的能带图， 包括费米能级、 在金属半导体界面 处通过 Wm、WS 、χ 或者 E g 表示出的价带偏移量和导带偏移量以及其他能带弯曲，定性 指出电荷耗尽区和积累区（设不存在界面缺陷） ，这是一个肖特基接触还是欧姆接触？
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(4)求光照稳定时半导体的附加电导率及半导体准费米能级之差。
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(luobin 考研复习卷)
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(luobin 考研复习卷)
产生率 2.(15分) 如果稳定光照射在一块均匀掺杂的 n 型半导体中均匀产生非平衡载流子， 14 3 1 2 为 Gop 3 10 cm s ，且无外场作用，空穴迁移率 p 430cm / V s ， p 5us ， 半导体的长度远远大于空穴的扩散长度，如图所示。假设样品左侧存在表面复合，表面复 合率为 U s 7.5 10 cm s ，比例系数(表面复合速度)为 s 。
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位于导带底下方 0.026eV 处，半导体的状态为 __________ （填“简并” ， “弱简并” 或“非简并” ） ，判断的依据为 __________ 。 8. 强电场效应会使半导体器件的载流子速度达到饱和，还可能使载流子成为热载流子， 影响器件性能。半导体器件的热载流子由于具备高能量，常常会导致载流子 __________ ； 热 载 流 子 可 与 晶 格 发 生 碰 撞 电 离 ， 利 用 这 一 原 理 可 以 制 备 __________ 器件。 9. 早期锗硅等半导体材料常利用测其电阻率的办法来估计纯度，室温下较纯 Ge 样品的 电子迁移率 n 3900cm2 / V s ，锗原子密度 4.42 1022 cm3 ，若测得室温下电阻 率为 10 cm ，则利用此方法测得 n 型锗的掺杂浓度为 __________ ，这种测量方法 来估计纯度的局限性是 __________ 。 10. 金属的费米能级位于导带之上， n 型半导体与金属接触形成整流接触，那么半导体与 金属的功函数哪个大？ __________ 。由于半导体与金属之间存在整体载流子水平差 异，所以会产生载流子（电子）的扩散，形成内建电场；内建电场几乎全部建立在半 导体一侧的原因是 __________ 。具有整流接触的金-半接触称为肖特基接触，肖特基 结相比普通 pn 结， 在高频高速器件具有更重要的作用， 其原因在于肖特基接触不存在 电荷存储现象。肖特基接触不存在电荷存储现象的原因是 __________ 。制造 pn 结 可选用的技术主要有合金、扩散、外延生长、 __________ 等，用掺杂制作 pn 结克 服了金-半接触的一大缺点： __________ 。 11. 下图是 p 型半导体的能带图。三图中哪些图表明半导体存在电流？ __________ 。图
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(luobin 考研复习卷)
2.(10分) 硅 pn 结 p 区掺杂浓度远小于 n 区掺杂浓度，在小注入条件下，分析在偏压下电
子和空穴在中性区、扩散区和势垒区中的运动情况（漂移和扩散的方向及相对大小） 。
3.(12分) pn 结击穿主要有哪些？说明各种击穿产生的原因和条件，并分析影响它们的主
要因素。
4.(12分) 半导体中有几种导电粒子，各有什么特性？何谓电中性？
5.(10分) 何为扩散电容和势垒电容？为什么大的正偏电压以扩散电容为主，反向偏压下以
势垒电容为主？
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6.(14 分)一个半导体棒，光照前处于热 平衡态，光照后处于稳定态，分别由右 图给出的能带图来描述。设室温时的本 征载流子浓度 ni 110 cm 。
15 3
nl 。 p0 c p N t
10. 金属的大；金属的载流子浓度很大，相对电阻很小；肖特基接触仅用一种载流子(电子) 输送电荷，在势垒外侧无过剩少数载流子的积累；离子注入；表面态。 11. 图 b；向左；右边；向右。 12. 复合；平均生存时间；复合中心；禁带； 简答题 1-5 略 6.(1)略 (2) n0 ni e
0.49m0 0.28m0
( m p )l
0.16m0
mdn
mdp
0.55m0
Eg (eV )
1.12
0.67
Si
Ge
0.197m0 0.082m0
0.044m0
0.56m0
（1） 计算并补充完表格； （2） 已知室温下（ T=300K ） Ge 的 NC 1.05 10 cm 、 NV 3.9 10 cm ，求
东 南 大 学 考 研 复 习 卷 (A 卷 )
课程名称 适用专业 半导体物理 929 电子科学与技术 编辑时间 考试形式 闭卷 2013-1 得分
考试时间长度 180 分钟
室温下 k0T 0.026eV ，电子电量 e 1.6 10 C 。
-19
一、 填空题（每空 1 分，共 35 分） 1. 硅原子作为杂质原子掺入砷化镓样品中，设杂质浓度为 10 cm ，其中 10%硅原子取 代砷，90%硅原子取代镓，如果硅原子全部电离，本征激发可忽略不计。则该半导体 为 __________ 型半导体，10%硅原子取代砷的这些硅相当于 __________ 杂质。 2. 半导体中掺杂浓度很高时，杂质电离能 __________ （填“增大、减小、不变” ） ；在 重掺杂的简并半导体中，杂质浓度很高，杂质原子相互靠近，被杂质原子束缚的电子 的波函数显著重叠，这时电子作共有化运动，产生的结果是 __________ 。如果掺杂 浓度过高， 杂质能带会进入导带或者价带， 能带状态密度发生变化， 产生 __________ 封 效应。 3. 间接复合作用下的非平衡载流子的寿命
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征载流子浓度为 ni ，电子浓度为 n0 ，复合系数为 r ，忽略间接复合，小注入条件下由 直接复合决定的非平衡载流子寿命 约为 __________ 。 二、 简答题（共 72 分）
1.(14分) 下图分别是半导体材料 Si 、 Ge 和 GaAs 的能带结构示意图。
n 1350cm / V s, p 480cm / V s ， ni 1.5 10 cm ， 下： NC 2.8 10 cm ，
2 2
10 3 19 3
NV 1.11019 cm3 ； 600K 时： ni 6 1010 cm3 。
(1)求室温下费米能级位置及电导率； (2)求 600K 下载流子浓度，并分析载流子浓度变化的原因。
EF Ei k0T
n0 。 rni2
10 e
10
0.26 0.026
n 2.20 10 cm ， p0 i 4.55 10 5 cm 3m ，小注入成立；
10
3
(3) n p 110 cm
10
学号
4. 迁移率表示单位场强下载流子的平均漂移速度。影响半导体载流子迁移率主要有两大 因素，一个是 __________ ，另一个是通过 __________ 来影响平均自由时间。 5. 电中性是内建电场产生的原因。只要破坏了电中性，就会产生扩散与漂移电流并存的 情形，除了载流子浓度不均匀， __________ 和 __________ 也会导致内建电场。 6. 影响 pn 结内建电势差的因素有 __________ 、__________ 、__________ 等参数， 在相同条件下半导体材料 Si 、 Ge 和 GaAs 中 __________ 的内建电势差 VD 最大。 7. 制造晶体管一般是在高杂质浓度的 n 型衬底上外延一层 n 型的外延层，再在外延层中 扩散硼、磷而成。n 型硅单晶衬底是掺锑的，锑的电离能为 0.039eV ，室温下时的 E F
(1) Si 、 Ge 为间接带隙半导体， GaAs 为直接带隙半导体，判断的依据是什么？直接带 隙半导体相对于间接带隙半导体具有什么优势？ (2) GaAs 导带不止一个极小值(能谷)， 在[111]方向布里渊区边界 L 处还有一个极小值，有 效质量为 0.55m0 。L 处的能量极小值比布里渊区中心处的仅高 0.29eV ，GaAs 这两个能 量接近的能谷使其电学特性有别于 Si 和 Ge ，试解释说明这种区别。 (3) Si 、 Ge 和 GaAs 导带底的电子有效质量是张量还是标量，判断的依据是什么？
p 2 p d p p Dp 2 p p p gp ） t x dx x p
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3.(15分) 下表列出了 T=300K 下 Si 和 Ge 的相关系数：
各项参数
mt
ml 0.92m0 1.64m0
(m p ) h
11 2 1
(1)求比例系数 s ； (2)什么位置时非平衡载流子的浓度为 1.25 10 cm ？
9 3
（提示：非平衡载流子的复合只是在表面非常薄的一层内发生，所以非平衡载流子的表面 复 合 率 只 是 以 边 界 条 件 出 现 ： U s Dp
d p dx
x 0
，非平衡载流子的连续性方程为
19 18 3 3
室温下 Ge 的本征载流子浓度； （3） 解释说明有效质量、状态密度有效质量和电导有效质量这三个概念； （4） 证明 Si 沿 010 方向的电导有效质量 mc 满足
1 1 2 1 ( )。 mc 3 mt ml
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半导体物理考研复习试卷（A 卷）简略答案：
3
Gop 寿命 2.5us ，
5 2.5
n p (p)0 e
t
1010 e
3
1.35 109 cm3 ， n n0 2.2 1014 cm3 ，
EFn EFp 2 i k0T
p p 1.35 10 cm ， np n e
填空题 1. n；受主。 2. 减小；杂质能级扩展为杂质能带；禁带变窄效应。 3. 热平衡时费米能级与复合中心能级重合时导带电子浓度； 4. 载流子的有效质量；散射机制。 5. 非平衡载流子的注入；半导体受外界的影响程度不均等。 6. 掺杂浓度；温度；材料； GaAs 。 7. 弱简并； 0 EC - E F 2k0T 。 8. 进入介质层；雪崩二极管。 9. 1.6 10 cm ；当存在杂质补偿时，测量结果不能正确反映纯度。