半导体物理学期末复习试题及答案三

一、选择题。

1. 电离后向半导体提供空穴的杂质是（ A ），电离后向半导体

提供电子的杂质是（ B ）。

A. 受主杂质

B. 施主杂质

C. 中性杂质

2. 在室温下，半导体Si 中掺入浓度为31410-cm 的磷杂质后，半导体中

多数载流子是（ C ），多子浓度为（ D ），费米能级的位置（ G ）；一段时间后，再一次向半导体中掺入浓度为

315101.1-⨯cm 的硼杂质，半导体中多数载流子是（ B ），多子浓度为（ E ），费米能级的位置（ H ）；如果，此时温度从室温升高至K 550，则杂质半导体费米能级的位置（ I ）。（已知：室温下，31010-=cm n i ；K 550时，31710-=cm n i ）

A. 电子和空穴

B. 空穴

C. 电子

D. 31410-cm

E. 31510-cm

F. 315101.1-⨯cm

G. 高于i E H. 低于i E I. 等于i E

3. 在室温下，对于n 型硅材料，如果掺杂浓度增加，将导致禁带宽

度（ B ），电子浓度和空穴浓度的乘积00p n （ D ）2i n ，

功函数（ C ）。如果有光注入的情况下，电子浓度和空穴浓度的乘积np （ E ）2i n 。

A. 增加

B. 不变

C. 减小

D. 等于

E. 不等于

F. 不确定

4. 导带底的电子是( C )。

A. 带正电的有效质量为正的粒子

B. 带正电的有效质量为负的准粒子

C. 带负电的有效质量为正的粒子

D. 带负电的有效质量为负的准粒子

5. P 型半导体MIS 结构中发生少子反型时，表面的导电类型与体材

料的类型（ B ）。在如图所示MIS 结构的C-V 特性图中，代表去强反型的（ G ）。

A. 相同

B. 不同

C. 无关

D. AB 段

E. CD 段

F. DE 段

G. EF 和GH 段

6. 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 0 B. ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛≥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 7. 由于载流子存在浓度梯度而产生的电流是（ B ）电流，由

于载流子在一定电场力的作用下而产生电流是（ A ）电流。

A. 漂移

B. 扩散

C. 热运动

8. 对于掺杂的硅材料，其电阻率与掺杂浓度和温度的关系如图所示，

其中，AB 段电阻率随温度升高而下降的原因是（ A ）。

A. 杂质电离和电离杂质散射

B. 本征激发和晶格散射

C. 晶格散射

D. 本征激发

二、判断题。判断下列叙述是否正确，正确的在括号中打“√”，错误的打“X”。

1. 与半导体相比，绝缘体的价带电子激发到导带所需要的能量比半

导体的大。（√）2. 砷化稼是直接能隙半导体，硅和锗是间接能隙半导体。

（√）3. 室温下，对于某n型半导体，其费米能级在其本征半导体的费米

能级之下。（X）4. 在热力学温度零度时，能量比

E小的量子态被电子占据的概率为

F

100%，如果温度大于热力学温度零度时，能量比

E小的量子态被

F

电子占据的概率为小于50%。（X）5. 费米分布函数适用于简并的电子系统，波耳兹曼分布函数适用于

非简并的电子系统。（√）6. 将Si掺杂入GaAs中，Si取代Ga则起施主杂质作用，若Si取代

As则起受主杂质作用。（√）7. 无论本征半导体还是杂质半导体，其电子浓度和空穴浓度的乘积

为常数，由温度和禁带宽度决定。（√）8. 一块半导体材料，光照在材料中会产生非平衡载流子，其中非平

衡载流子的寿命为τ。若光照忽然停止，经过τ时间后，非平衡载流子全部消失。 （ X ）

9. 在一定温度下，光照在半导体材料中会产生非平衡载流子，光照

稳定后，由于电子空穴对的产生率与复合率相等，所以称为热平衡状态，有统一的费米能级。 （ X ）

10. 金属和半导体接触分为有整流特性的肖特基接触和非整流的欧姆

接触。 （ √ ）

三、分析题。

1. 对于室温下硅材料，假设载流子迁移率分别为s V cm n ⋅=/13502μ，

s V cm p ⋅=/5002μ，且认为不随掺杂而变化。已知C q 19106.1-⨯=，本征载流子浓度31010-=cm n i ，硅的原子密度为322105-⨯cm ，31910-==cm N N v c ，eV T k 026.00=，3.5200ln =。

（1） 试计算本征硅的电阻率。

（2） 当在本征硅中掺入百万分之一的砷（As ）后，设杂质全部

电离，试计算电子浓度和空穴浓度。

（3） 画出问题（2）中杂质半导体的能带图，并确定费米能级相

对于C E 的位置。

（4） 试计算问题（2）中杂质半导体的电阻率与本征硅的电阻率

的比值。（12分）

解：

（1） ()()cm q n p n i i i ⋅⨯≈+==Ωμμσρ51038.311

……….（2分）

（2） 杂质浓度为316632*********---⨯=⨯⨯=cm cm N D ，由于杂质全部

电离，所以3

160105-⨯=≈cm N n D ，33020102-⨯==cm n n p i 。 ……….（4分）

（3） ⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛--=T k E E N n F

C c 00exp ，eV E n N T k E E C c C F 1378.0ln 00-=-=∴，所以费米能级在C E 下方eV 1378.0处。 ……….（2分）

E c E F

E v

……….（2分）

（4） ()()5001074.211-⨯=+=+=n

p n i p n i n i n n q n q n μμμμμμρρ ……….（2分） 2. 室温下，n 型硅样品中，掺杂浓度31610-=cm N D 。光均匀照射Si

样品上，电子-空穴对的产生率为13201025.1--⨯s cm ，样品寿命为s μ8。计算无光照和有光照的电导率。其中，已知C q 19106.1-⨯=，

s V cm n ⋅=/13502μ，s V cm p ⋅=/5002μ。（8分） 解：

室温下，杂质全部电离，D N n ≈0。

无光照：

()()()()12193160016.2/1350106.110---⋅=⋅⨯⨯⨯=≈cm s V cm C cm q n n Ωμσ

……….（3分）