北工大半导体物理历年真题

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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 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)。

北工大半导体物理历年真题

北工大半导体物理历年真题

北工大半导体物理历年真题历年真题第一章1、Si、GaAs半导体材料的导带底、价带顶分别在k空间什么位置?其晶体结构和解理面分别是什么?哪个是直接带隙,哪个是间接带隙?(2006)2、对于金刚石结构的硅Si和闪锌矿结构的砷化镓GaAs,在(111)晶面上,其原子面密度和面间距都是最大,为什么Si的解理面是(111),而GaAs不是?(2007)3、半导体材料的禁带宽度Eg、N型半导体杂质激活能△Ed以及亲和势X分别表示半导体电子的什么状态特性?(2009年简答题7分)4、与真空电子运动相比,半导体中电子的运动有何不同?(2009年简答题7分)(1-9题63分,每小题7分(2010))5、如图是一个半导体能带结构的E–k关系;1)哪个能带具有x方向更小的有效质量?2)考虑两个电子分别位于两个能带中的十字线处,哪个电子的速度更大些?6、写出硅(Si)和砷化镓(GaAs)的晶体结构、禁带宽度和解理面。

?(2011年简答题6分)第二章3、高阻的本征半导体材料和高阻的高度补偿的半导体材料的区别是什么?(2006)? 1 深能级杂质和浅能级杂质概念(西交大)? 1以硅为例,举例说明掺入浅能级和深能级杂质的目的和作用?(西电)? 2.什么是浅能级杂质?什么是深能级杂质?列举出半导体硅中各一种杂质元素的例子。

半导体中掺入这些杂质分别起什么作用? (2011)第三章? 11、定性画出N型半导体样品,载流子浓度n随温度变化的曲线(全温区),讨论各段的物理意义,并标出本征激发随温度的曲线。

设该样品的掺杂浓度为ND。

比较两曲线,论述宽带隙半导体材料器件工作温度范围更宽。

(2006-20分)? 4、室温下,一N型样品掺杂浓度为Nd,全部电离。

当温度升高后,其费米能级如何变化?为什么?一本征半导体,其费米能级随温度升高如何变化?为什么?(2007)??????????? 9.(10分2011) 已知某半导体材料中n型杂质浓度为ND,p型杂质浓度为NA,假设杂质完全电离,证明半导体中电子浓度:10、(20分)设某一种半导体材料室温下(300 K)本征载流子浓度为1.0 ×1010 cm?3,价带和导带有效状态密度NV = NC = 1019 cm?3,1)求禁带宽度;2)如果掺入施主杂质ND = 1016 cm?3,求300 K下,热平衡下的电子和空穴浓度;3)对于上面的样品,在又掺入NA = 2 ×1016 cm?3的受主杂质后,求新的热平衡电子和空穴浓度(300 K)。

《半导体物理学》试题与及答案

《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,

北理887

北理887

2009年攻读硕士学位研究生入学考试试题科目代码:080903 科目名称:半导体物理学 (A 卷)一、单项选择题(总分16分,每小题2分)1.设半导体能带位于0=k 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K 300=T 时,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200i n p n =,对同一材料,在一定温度时,正确的说法是( )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23Ta )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)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。

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s m W W ,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c)金属与n型半导体提接触形成反阻挡层d)金属与p型半导体接触形成阻挡层5. 下列结构中,()可以实现欧姆接触a)金属-n+-n b)金属-p+-pc)金属-p-p+d)金属-n-n+6. 下列关于p+n结的叙述中,()是正确的a)p+n结的结电容要比相同条件的pn结结电容大b)流过p+n结的正向电流中无产生电流成分c)p+n结的开关速度要比一般pn结的开关速度快d)p+n结的反向击穿电压要比一般pn结的低7. 对于硅pn结的击穿电压,叙述正确的是()a)击穿电压>6.7V时,为雪崩击穿b)击穿电压<4.5V时,为隧道击穿c)隧道击穿电压的温度系数为正值d)雪崩击穿电压的温度系数为负值8. 在理想MIS结构中,下列结论()正确a)平带电压为零b)0Wmsc)无外加电压时,半导体表面势为零d)无外加电压时,半导体表面无反型层也无耗尽层三、填空题(共15分,每题3分)1. 在晶体中电子所遵守的一维薛定谔方程为,满足此方程的布洛赫函数为。

半导体物理与器件考核试卷

半导体物理与器件考核试卷
A.氧化
B.硅化
C.硼化
D.镍化
17.在半导体工艺中,以下哪些步骤属于前道工艺?()
A.光刻
B.蚀刻
C.离子注入
D.镀膜
18.以下哪些材料常用于半导体器件的互连?()
A.铝
B.铜导线
C.镓
D.硅
19.在半导体物理中,以下哪些现象与载流子的复合有关?()
A.发射
B.复合
C.陷阱
D.所有上述现象
20.以下哪些因素会影响半导体激光器的阈值电流?()
半导体物理与器件考核试卷
考生姓名:__________答题日期:__________得分:__________判卷人:__________
一、单项选择题(本题共20小题,每小题1分,共20分,在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)
1.半导体的导电性能介于导体和绝缘体之间,主要因为其()
C. Nitrogen(氮的)
D. Excess electrons(过剩电子)
5. P-N结在反向偏置时,其内部的电场强度()
A.减小
B.增大
C.消失
D.不变
6.以下哪个不是太阳能电池的工作原理?()
A.光电效应
B.热电效应
C.光生伏特效应
D.量子效应
7.在MOSFET(金属-氧化物-半导体场效应晶体管)中,MOS电容的C-V特性曲线中,积累区对应于()
18. A, B
19. D
20. D
三、填空题
1.禁带
2.电子
3.降低
4.金属-氧化物-半导体
5.温度
6.栅氧化层质量
7.紫外光
8.能级
9.玻尔兹曼分布
10.温度

半导体物理学题库

半导体物理学题库

半导体物理学题库半导体物理学是研究半导体材料物理性质和内部微观过程的学科,它对于现代电子技术的发展起着至关重要的作用。

为了帮助大家更好地学习和掌握这门学科,我们精心整理了一份半导体物理学题库。

一、选择题1、以下哪种材料不是常见的半导体?()A 硅B 锗C 铜D 砷化镓答案:C解析:铜是导体,不是半导体。

硅、锗和砷化镓都是常见的半导体材料。

2、半导体中载流子的主要类型有()A 电子和空穴B 正离子和负离子C 质子和中子D 原子和分子答案:A解析:在半导体中,参与导电的载流子主要是电子和空穴。

3、本征半导体的电导率主要取决于()A 温度B 杂质浓度C 晶体结构D 外加电场答案:A解析:本征半导体的电导率主要由温度决定,温度升高,本征激发增强,载流子浓度增加,电导率增大。

4、施主杂质在半导体中提供()A 电子B 空穴C 电子和空穴D 既不提供电子也不提供空穴答案:A解析:施主杂质能够释放电子,从而增加半导体中的电子浓度。

5、受主杂质在半导体中提供()A 电子B 空穴C 电子和空穴D 既不提供电子也不提供空穴答案:B解析:受主杂质能够接受电子,从而增加半导体中的空穴浓度。

二、填空题1、半导体的能带结构中,导带和价带之间的能量间隔称为________。

答案:禁带宽度2、常见的半导体晶体结构有________、________和________。

答案:金刚石结构、闪锌矿结构、纤锌矿结构3、本征半导体中,电子浓度和空穴浓度的乘积是一个________。

答案:常数4、半导体中的扩散电流是由________引起的。

答案:载流子浓度梯度5、当半导体处于热平衡状态时,费米能级的位置在________。

答案:禁带中央附近三、简答题1、简述半导体的导电机制。

答:半导体的导电机制主要依靠电子和空穴两种载流子。

在本征半导体中,温度升高时,价带中的电子获得能量跃迁到导带,形成电子空穴对,从而产生导电能力。

在外加电场作用下,电子和空穴分别向相反的方向移动,形成电流。

半导体物理基础与器件原理考核试卷

半导体物理基础与器件原理考核试卷
答案:
4. 二极管的主要参数包括正向电压和________。
答案:
5. 晶体管的工作状态包括________、饱和和截止。
答案:
6. 场效应晶体管(FET)的输入阻抗比双极型晶体管(BJT)的输入阻抗________。
答案:
7. LED的发光颜色取决于其材料的________。
答案:
8. 太阳能电池的转换效率受到________、材料类型和环境温度等因素的影响。
3. BJT基于电子和空穴的复合与扩散,FET基于电场控制载流子流动。BJT适用于模拟放大,FET适用于数字开关和模拟放大,FET输入阻抗高,开关速度快。
4. 太阳能电池通过光生伏特效应将光能转换为电能。效率受材料类型、表面纹理、环境温度影响。提高效率可通过优化材料、设计表面纹理、使用太阳能跟踪系统等。
11. BD
12. ABCD
13. ABC
14. ABC
15. ABCD
16. ABCD
17. ABC
18. ABCD
19. ABC
20. ABCD
三、填空题
1. 本征
2. 掺杂浓度、温度
3. 反向;正向
4. 反向饱和电流
5. 放大
6. 高
7. 禁带宽度
8. 材料类型、结构设计
9. 光刻胶
10. 与
A. FET有一个栅极,BJT没有
B. BJT有一个基极,FET没有
C. FET的源极和漏极可以互换,BJT不行
D. BJT使用PN结,FET使用金属-半导体结
13. 在MOSFET中,当栅极电压低于阈值电压时,器件处于( )状态。
A. 导通
B. 截止
C. 饱和
D. 反向导通

北京工业大学半导体物理823考研真题(1998-2013)

北京工业大学半导体物理823考研真题(1998-2013)

北京工业大学1998年硕士研究生招生考试试题科目代码823科目名称:半导体物理
北京工业大学2001年硕士研究生招生考试试题科目代码823科目名称:半导体物理
假定纵轴(E)上一个刻度等于4
E
g
6)示意图画出电场强度分布图(ε~X);
7)示意画出电势分布图(V~X),假定纵轴(V)上一个刻度等于1/4的g E/q;
8)用g E表达出此pn结的自建电势bi V的大小。

六、(15分)一金属与N型硅构成的理想MOS结构,
9)画出此结构的高频C-V特性曲线,并标出反型区、耗尽区和积累区;
10)画出对应与反型区、耗尽区和积累区的能带图;
11)画出对应与反型区、耗尽区和积累区的电荷密度分布图。

七、(10分)一N型半导体与金属形成的理想Schottky二级管,当半导体的摻杂浓度D
N提高时,
12)半导体的功函数s W如何变化,说明原因;
13)此二极管的自建电势bi v会如何变化,并解释原因。

北京工业大学2002年硕士研究生招生考试试题科目代码823科目名称:半导体物理
图一、300k时si材料中的载流子迁移率和摻杂浓度的关系。

半导体物理期末试题及答案

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。

半导体物理学试题库完整(2020年8月整理).pdf

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7. 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。(间接带隙.直接带隙)
8. 通常把服从_________的电子系统称为非简并性系统.服从_________的电子系统称为简 并性系统。(玻尔兹曼分布.费米分布)
9. 对于同一种半导体材料其电子浓度和空穴浓度的乘积与_________有关.而对于不同的半 导体材料其浓度积在一定的温度下将取决于_________的大小。(温度.禁带宽度)
3.什么叫受主?什么叫受主电离?受主电离前后有何特征? 答:半导体中掺入受主杂质后.受主电离后将成为带负电的离子.并同时向价带提供空穴.
A. exp(− ED − Ec ) B. exp(− Ec − ED ) C. exp(− Ec − EF ) D. exp(− EF − Ec )
k0T
k0T
k0T
k0T
13. 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 C. 平方成反比
B. 3 次方成反比 2
B. 寿命 D. 扩散时间
8. 对于一定的 n 型半导体材料.温度一定时.减少掺杂浓度.将导致( D
A. Ec
B. Ev
C. Eg
D. EF
)靠近 Ei。
9. 在晶体硅中掺入元素(
A. 锗
B. 磷
B )杂质后.能形成 N 型半导体。
C. 硼
D. 锡
.
.
2
学海无涯
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 )。
19. 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

北工大 12年 半导体物理 期末试卷

北工大 12年 半导体物理 期末试卷

半导体物理2012-2013学年(2012.12.31)一、简答题(5*6’=30’)1.Si和GaAs半导体晶体的解理面分别是什么?为什么?一种半导体材料导带底Ec(k)附近和价带顶Ev(k)附近表达式为:,判断该半导体是直接带隙还是间接带隙。

2.A、B两种半导体,A的禁带宽度为1eV,B的为1.2eV,其他各种参数均相同,求ni之比3.什么是载流子的迁移率,影响因素,假定半导体内存在三种散射机制。

只存在第一种散射机制时的迁移率是2000cm2/Vs,只存在第二种散射机制时的迁移率是1500 cm2/Vs,只存在第三种散射机制时的迁移率是500 cm2/Vs,求总迁移率。

4.什么是PN结的势垒电容?与平行电容板的区别,如何降低势垒电容?区别:平行板电容器两极板间的距离d是一个是常数,不随电压V变化,而空间电荷宽度Xm不是一个常数,随电压V变化,因此其电容是常数。

势垒电容是偏压V的函数,在一定的直流外加偏压下,当电压有微小变化时,相应的5.写出理想PN结电流-电压关于(J-V)公式。

Pn结与肖特基结电流成分的区别。

肖特基二极管内部是由阳极金属和阴极金属等构成,在N型基片和阳极金属之间形成肖特基势垒。

当在肖特基势垒两端加上正向偏压时,肖特基势垒层变窄,其内阻变小;反之,若在肖特基势垒两端加上反向偏压时,肖特基势垒层则变宽,其内阻变大。

PN结二极管是有半导体材料组成的,阳极是P,阴极是N,中间形成PN结,当加正向电压大于死区电压二极管导通二、(15’)N型半导体,1)画n-T图,并解释2)画μ-T图3)由(1)(2)画ρ-T图,并解释三、(15’)一理想的MOS结构的高频测量的C-V曲线如下图(1)判断该结构中,半导体的n/p。

(2)SiO2层,C=200pF,S=2x10-3cm2,求di(3)说明图中1,2,3,4,5点的半导体一侧的状态,并示意画出每点半导体一侧的能带形状,以及金属和半导体一侧的电荷分布。

哈尔滨工业大学 半导体物理 真题 荟萃

哈尔滨工业大学 半导体物理 真题 荟萃
(2)试确定片内非平衡载流子的分布?(15分)
1.说明下列名词或概念:(20分)
(1)状态密度(6)表面态
(2)复合中心(7)半导体功函数
(3)施主与受主杂质(8)热载流子
(4)简并半导体(9)直接和间接带隙式半导体
(5)异质结(10)准费米能级
2.画出零偏、正偏和反偏下,p-n结的能带图。(10分)
1.布里渊区6.高度补偿半导体
2.光生伏特效应7.状态密度
3.本征吸收8.消光系数
4.间接带隙式半导体9.表面复合率
5.准费密能级10.光电导增益
二、分别论述深能级和浅能级杂质对半导体的影响(30分)。
三、在一维情况下,以p型非均匀掺杂半导体为例,推出空穴的爱因斯坦关系式(30分)
四、画出理想p-n结和硅p-n结的电流电压曲线(15分),并根据曲线的差异简述硅p-n结电流电压曲线偏离理想p-n结主要因素(15分)
十一、解释下列名词或概念(30分):
1.有效质量6.空穴
2.复合中心7.表面复合速度
3.载流子散射8.光生电动势
4.简并半导体9.表面态
5.少子寿命10.表面强反型状态
二、画出本征半导体和杂质半导体电阻率随温度变化曲线(10分),并解释其变化规律(20分)。
三、用能带论解释金属、半导体和绝缘体的导电性(30分)。
3.如图所示,有一均匀掺杂的n型半导体,在稳定光照下,体内均匀地产生非平衡载流子,产生率为gP,寿命为τP,仅在一面上存在表面复合,表面复合速度为SP,载流子的扩散长度为LP,试确定非平衡载流子分布。(20分)
4.试画出理想硅p+-n栅控二极管反向电流IR随栅压VG的变化曲线,说明不同栅压范围内反向电流IR的构成。若SiO2层中存在Na+,曲线如何变化?若Si-SiO2存在界面态,曲线将如何变化?(20分)

半导体物理试卷及答案

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 入场考生姓名: 学号: 专业: 班级: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16310cm -,迁移率为2100/cm Vs ,则此样品的电导率是 1()cm -Ω。

A .16 B .17 C .18 D .192、一块2cm 长的硅片,横截面是20.1cm ,用于测量电子迁移率。

已知掺杂浓度为15310D N cm -=,测得电阻值为90Ω,则其电子迁移率为 2/cm Vs 。

A .1450 B .550 C .780 D .1390 3、室温下,费米分布函数在F E 处的值为 A .0 B .0.5 C .0.56 D .1 4、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0H R <,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20.772/d C mF m =,硅的介电常数s ε为1211.88.8510/F m -⨯⨯,则耗尽层宽度是A .135m μB .125m μC .135nmD .125nm 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。

n p= 。

2、一定温度下,非简并半导体的热平衡载流子浓度的乘积003、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。

北工大电工电子技术-半导体器件选择题

北工大电工电子技术-半导体器件选择题

一、单项选择题1.当温度升高时,半导体的导电能力将()。

(a)增强 (b)减弱 (c)不变2.半导体二极管的主要特点是具有()。

(a)电流放大作用 (b)单向导电性 (c)电压放大作用3.理想二极管的正向电阻为()。

(a)零 (b)无穷大 (c)约几千欧4.二极管导通的条件是加在二极管两端的电压()。

(a)正向电压大于PN结的死区电压 (b)正向电压等于零(c)必须加反向电压5.二极管接在电路中,若测得a、b两端电位如图所示,则二极管工作状态为()。

(a)导通 (b)截止 (c)击穿6.电路如右上图所示,二极管D为理想元件,U S=5V,则电压u O=()。

(a)U s (b)U S/2 (c)零10.在放大电路中的晶体管,其电位最高的一个电极是()。

(a)PNP管的集电极 (b)PNP管的发射极 (c)NPN管的发射极11.晶体管的主要特点是具有()。

(a)单向导电性 (b)电流放大作用 (c)稳压作用15.晶体管的电流放大系数是指()。

(a)工作在饱和区时的电流放大系数 (b)工作在放大区时的电流放大系数(c)工作在截止区时的电流放大系数16.所谓晶体管输出特性曲线中的线性区域是指()。

(a)放大区 (b)饱和区 (c)截止区31.电路如图所示,设D Z1的稳定电压为6V,D Z2的稳定电压为12V,设稳压管的正向压降为0.7V,则输出电压U O等于()。

(a)18V (b)6.7V (c)30V (d)12.7V40.用直流电压表测得工作在放大区的某晶体管三个极1,2,3的电位分别为:V1=2V,V2=6V,V3=2.7V,则()。

(a)1为发射极E,2为基极B,3为集电极C(b)1为发射极E,2为集电极C,3为基极B(c)1为基极B,2为发射极E,3为集电极C41.电路如图所示,晶体管处于()。

(a)饱和状态 (b)放大状态 (c)截止状态42.电路如图所示,静态时晶体管处于()。

(a)饱和状态 (b)放大状态 (c)截止状态答案部分:一、单项选择题1.答案(a)2.答案(b)3.答案(a)4.答案(a)5.答案(a)6.答案(a)7.答案(a)8.答案(a)9.答案(b) 10.答案(b) 11.答案(b) 12.答案(b) 13.答案(a) 14.答案(a) 15答案(b) 16.答案(a) 17.答案(b) 18.答案(b) 19.答案(b) 20.答案(d) 21.答案(a) 22.答案(b) 23.答案(a) 24.答案(b) 25.答案(c) 26.答案(a) 27.答案(b) 28.答案(b) 29.答案(a) 30.答案(b) 31.答案(b) 32.答案(b) 33.答案(c) 34.答案(b) 35.答案(a) 36.答案(b) 37.答案(a) 38.答案(b) 39.答案(c) 40.答案(b)41.答案(a) 42.答案(c) 43.答案(b)。

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历年真题第一章1、Si、GaAs半导体材料的导带底、价带顶分别在k空间什么位置?其晶体结构和解理面分别是什么?哪个是直接带隙,哪个是间接带隙?(2006)2、对于金刚石结构的硅Si和闪锌矿结构的砷化镓GaAs,在(111)晶面上,其原子面密度和面间距都是最大,为什么Si的解理面是(111),而GaAs不是?(2007)3、半导体材料的禁带宽度Eg、N型半导体杂质激活能△Ed以及亲和势X分别表示半导体电子的什么状态特性?(2009年简答题7分)4、与真空电子运动相比,半导体中电子的运动有何不同?(2009年简答题7分)(1-9题63分,每小题7分(2010))Array 5、如图是一个半导体能带结构的E–k关系;1)哪个能带具有x方向更小的有效质量?2)考虑两个电子分别位于两个能带中的十字线处,哪个电子的速度更大些?6、写出硅(Si)和砷化镓(GaAs)的晶体结构、禁带宽度和解理面。

?(2011年简答题6分)第二章3、高阻的本征半导体材料和高阻的高度补偿的半导体材料的区别是什么?(2006)• 1 深能级杂质和浅能级杂质概念(西交大)•1以硅为例,举例说明掺入浅能级和深能级杂质的目的和作用?(西电)• 2.什么是浅能级杂质?什么是深能级杂质?列举出半导体硅中各一种杂质元素的例子。

半导体中掺入这些杂质分别起什么作用? (2011)第三章•11、定性画出N型半导体样品,载流子浓度n随温度变化的曲线(全温区),讨论各段的物理意义,并标出本征激发随温度的曲线。

设该样品的掺杂浓度为ND。

比较两曲线,论述宽带隙半导体材料器件工作温度围更宽。

(2006-20分)•4、室温下,一N 型样品掺杂浓度为Nd ,全部电离。

当温度升高后,其费米能级如何变化?为什么?一本征半导体,其费米能级随温度升高如何变化?为什么?(2007)• 4、一块N 型半导体,随温度升高,载流子浓度如何变化?费米能级如何变化?(2009)• 7、定性说明掺杂半导体费米能级与掺杂浓度和温度的关系是怎样的?(2010)• 10、(20分)设某一种半导体材料室温下(300 K )本征载流子浓度为1.0 × 1010 cm−3,价带和导带有效状态密度N V = N C = 1019 cm−3, • 1) 求禁带宽度;• 2) 如果掺入施主杂质N D = 1016 cm−3,求300 K 下,热平衡下的电子和空穴浓度;• 3) 对于上面的样品,在又掺入N A = 2 × 1016 cm−3的受主杂质后,求新的热平衡电子和空穴浓度(300 K )。

• 4)求3)中,费米能级的位置E F − E i ; (2010)• 9.(10分 2011) 已知某半导体材料中n 型杂质浓度为N D , • p 型杂质浓度为N A ,假设杂质完全电离, • 证明半导体中电子浓度: •11.(20分-2011) 对于一块掺杂浓度为N D 的N 型半导体材料, (1)示意画出电子浓度n 0随温度的变化曲线,并在图中同时画出 本征半导体浓度n i 随温度变化的曲线;(2)若掺杂浓度N D 提高,载流子浓度随温度变化曲线如何变化?0()2D A N N n -=+(3)示意地画出N型半导体费米能级随温度的变化,并简单解释;(4)在n0随温度变化的曲线上,哪段温度的影响对材料电阻率起到增加的作用?为什么?第四章4、半导体中主要的两种散射机构是什么?在有多种散射机构存在的情况下,为什么迁移率主要由自由时间短的机理决定?(2006)9、(16分)在T=300K下,一N型半导体Si样品,测得的电阻率为0.1Ω-cm。

(1)求此时的电子浓度和空穴浓度(查图)。

(2)若在此样品中,再掺入9⨯1016cm-3P型杂质,求此时样品的电阻率、多子浓度和少子浓度。

并求出此时多子的迁移率(查图)。

(2006)6、一N型硅样品杂质浓度为ND1,经扩硼B后(掺杂浓度为NA)样品变为P型;再经扩磷P(杂质浓度为ND2)样品又变为N型,此时载流子浓度为多少?与未扩散前的N型样品相比,迁移率有何变化?7、半导体的电阻率通过掺杂可以敏感地控制,“掺入百万分之一的杂质,可以引起电阻率百万倍变化”,以硅为例,忽略掺杂对迁移率的影响,粗略估算证明之。

9、(16分)什么是载流子的迁移率?迁移率与载流子的平均自由时间成正比。

有两种载流子的散射机构,平均自由时间分别为τ1,τ2,如果τ1〉τ2,总迁移率是不是由τ1散射机构决定?解释之。

12、(18分)当温度升高时,本征半导体的电阻率与金属的电阻率随温度变化有何不同?为什么?一块N型样品的电阻率随温度的变化又如何?解释之11、(13分)1) 什么是载流子的迁移率?影响迁移率的主要散射机理有几种。

讨论载流子类型、掺杂和环境温度对迁移率的影响关系。

2) 论述用霍尔效应测量载流子迁移率的实验方法。

(2010)8. (16分) 已知T = 300K 时的硅热平衡空穴浓度为p 0 = 2 ⨯ 105 cm−3,– 求热平衡电子浓度。

该材料是n 型还是p 型半导体? – 若再向该材料中掺入N A = 1 ⨯ 1013 cm−3的受主杂质,此时的电子和空穴浓度分别是多少?– 假设该材料电子和空穴的迁移率不变,计算掺杂前后电阻率变化。

(2011)– (1)热平衡电子浓度n 0 = n i2/p 0 = (1.5 × 1010)2 / 2.5 × 105 = 9 × 1014 cm−3∵ n 0 > p 0, ∴ 该材料是n 型半导体(2)再掺杂后,n 0,1 = N D – N A = 9 × 1014 – 1 × 1013 = 8.9 × 1014 cm−3 p 0,1 = n i2/n 0,1 = (1.5 × 1010)2 / 8.9 × 1014 = 2.53 × 105 cm−3 (3)初始电阻率ρ0 = ( 1/n 0q μn),再掺杂后电阻率ρ1 = 1/n 0,1q μnρ1/ρ0 = n 0 /n 0,1 = 9/8.9 = 1.01 即电阻率变为原来的1.01倍,或增加了1%十、(10分) 什么是载流子的迁移率?假定半导体存在三种散射机制。

只存在第一种散射机制时的迁移率是2000 cm2/Vs ,只存在第二种散射机制时的迁移率是1500 cm2/Vs ,只存在第三种散射机制时的迁移率是500 cm2/Vs ,求总迁移率。

(2011)根据多散射机构各散射几率与平均自由时间的关系可以得到总迁移率μ的倒数 1/μ = 1/μ1 + 1/μ2 + 1/μ3∴ μ = 1/(1/μ1 + 1/μ2 + 1/μ3) = 1/(1/2000 + 1/1500 + 1/500) = 315.8 cm2/Vs第五章• 11、(15分)光均匀照射一个7Ωcm 的p 型Si 样品,电子-空穴对的产生率为5x1016cm-3s-1,样品寿命为10 μs ,计算光照前、后样品电阻率的改变,以及费米能级位置的变化(假定此问题中,电子和空穴的迁移率相同)。

(2008)• 12、(24分)什么是载流子的扩散运动?什么是载流子的漂移运动?写出载流子的爱因斯坦关系。

结合半导体PN 结形成及达到平衡过程中载流子的扩散和漂移,讨论爱因斯坦关系的物理意义和半导体中载流子扩散和漂移运动的相互关联。

(2008)2/32/31**-+==T BN AT m q Pm q I μ•13、一个一维无限长的N型半导体样品,在x=0表面处保持恒定的少子注入浓度∆p=(∆p)0,当达到稳定后(不随时间变化)。

设少子空穴的扩散系数为DP,非平衡少子的寿命为τ。

求解沿x方向非平衡少子的分布。

讨论该样品中注入一个少子空穴脉冲后,空穴的运动与一杯水中,滴入一滴墨水的运动有何区别。

(2006)•6、什么是非平衡载流子的寿命?如何从工艺上改变半导体中载流子的寿命?(2009-7分)•6、载流子在半导体中的主要输运有哪两种方式?它们形成的电流大小分别与什么参数相关?写出爱因斯坦关系式。

(2010)•3、什么是非平衡载流子的寿命?什么载流子的平均自由时间?(2011)•13、(18分)室温下(300K),有一个很薄的N型硅样品,测量的电阻率为0.3 Ω∙ cm,载流子寿命为τ= 1 μs。

•1)样品处于穿透性的光照下,稳态时体均匀产生浓度为106 cm−3的过剩少子。

在t = 0时刻,突然撤除光照。

求此时电子和空穴浓度分别是多少?(可利用附件2图)。

判断是否是小注入情况?•2)样品中载流子的主要复合机构是什么?•3)推导光照撤除后样品中过剩少子浓度随时间的变化规律的表达式,并计算t = 0、t = τ和t = 10τ时刻过剩少子的复合率。

(2010)•12.(16分) 一强脉冲光(hν≥E g)照射在n型样品,见图1。

假定光被样品均匀吸收,产生非平衡载流子,产生率为g p,空穴寿命为τ•分别求出光照情况(0—10τ区间)和去除光照情况(10τ—20τ区间)下,非平衡空穴所满足的随时间变化方程;•求出t = 9τ、t = 11τ两个时刻,非平衡空穴浓度值是多少;•在所给坐标中,示意画出非平衡空穴的变化;4、光均匀照射一个5Ωcm 的n 型Si 样品,电子-空穴对的产生率为5x1016cm-3s-1,样品寿命为10 μs ,计算光照前后样品电阻率的改变及费米能级位置的变化。

0 10τ 20τ 时间31161316222210510101050;0 ;0)(,)(----******⨯=⨯⨯⨯=⋅=∆=∆⇒=∆-=∆-=∂∂=∂∂⇒=∂∂=∂∂⇒++∆++=∆-+∂∆∂-∂∆∂=∂∆∂∆-+∂∆∂-∂∆∂=∂∆∂cm s s cm G n p nG p G t p t n x p x n p n p n pD nD p n D D D n G x n x n D t n p G x p x p D t p n p p n p n p n p n n p τδτδτδμμμμμτδεμτδεμ代入方程后有:稳态根据题意:光均匀照射其中,律由连续性方程决定:非平衡载流子的分布规n D n pn pn D q N q n q p q n pq nq cm N cm μμμμμμρρ11 1 1109104P 5000314=≈+=+=⨯=•Ω=-即:得到此时的掺杂浓度:)通过查有关图表(品:根据题意,光照前的样• 12.(16分) 一强脉冲光(h ν ≥ E g )照射在n 型样品,见图1。

假定光被样品均匀吸收,产生非平衡载流子,产生率为g p ,空穴寿命为τ– 分别求出光照情况(0—10τ 区间)和去除光照情况(10τ —20τ 区间)下,非平衡空穴所满足的随时间变化方程;– 求出t = 9τ、t = 11τ 两个时刻,非平衡空穴浓度值是多少;• 在所给坐标中,示意画出非平衡空穴的变化;()()()()()cm cm n cm N cm q N q N n N nq N n N q N q n N q n N q n n q p p q n n pq nq p p p n n n D nD nD D nD D n D n D nD n pn p n ⋅Ω-=∆⨯=∆⨯=⋅Ω==∆+∆-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-∆+=-∆+='-=∆∆+=∆+≈∆++∆+=+='⇒⎭⎬⎫∆+=∆+=--00277.0105 109 51111111111131131400000ρμρμμμμρρρμμμμμμρ得:由前可知:变化为:所以光照前后电阻率的光照后,eV E n p kT E E cm p N n p p p kT E E n p eV E n N kT E E cm N n n n kT E E n n eV E n N kT E E cm N n n kT E E n n i ii p F D i pF i i i iD i nD inF i i i D iF D inF i F009.0)ln(105)exp(284.0)ln(109)exp(,284.0)ln(109)exp(3112031403140-=∆-=⇒⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫⨯≈∆+=∆+=-=+=+=⇒⎪⎭⎪⎬⎫⨯==∆+=-=+=+=⇒⎪⎭⎪⎬⎫⨯===-=---为:平衡态,各自费米能级导带、价带各自出于准光照后能级,由:衡态,具有统一的费米光照前,样品处于热平费米能级:•解:(1)光照情况下,根据连续性方程,d Δp /d t = G – R = g p – Δp /τ,结合初始条件 t = 0时,Δp (0) =0 解方程得 ln(g p τ – Δp ) = −t /τ + ln(g p τ),最后得Δp (t ) = g p τ(1 – e −t /τ)。

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