08级半导体器件物理A卷答案

1．在半导体材料中， Si 、Ge 属于第一代半导体材料的，它们的晶格结构是典型的 金刚

石 结构，能带结构属于 间接 带隙型的； GaAs 属于第二代半导体材料的，它们的晶格

结构是典型的 闪锌矿 结构，能带结构属于 直接 带隙型的（直接或间接）。

2．一般情况下，在纯净的半导体中掺 磷 使它成为Ｎ型半导体，在纯净的半导体中掺 硼 ，使它形成Ｐ型半导体。通常把形成Ｎ型半导体的杂质称为 施主杂质 ，把形成Ｐ型半导体的杂质称为 受主杂质 。

3． 费米能级 是衡量电子填充能级的水平，平衡ＰＮ结的标志是有统一的费米能

级 。

4．ＰＮ结击穿共有三种： 雪崩击穿 、 隧道击穿 、 热击穿 ，击穿现象中，电流增大的基本原因不是由于迁移率增大，而是由于载流子浓度增加，一般掺杂浓度下， 雪

崩 击穿机构是主要的，当杂质浓度较高，且反向电压不高时，易发生 隧道 击穿。

5．MIS 结构外加栅压时，半导体表面共有三种状态： 积累 、 耗尽 、 反

型 。

二、 选择题：（共20分 每空1分）

1．硅单晶中的空位属于（ A ）

Ａ 点缺陷 Ｂ 线缺陷 Ｃ 面缺陷 2．半导体晶体中原子结合的性质主要是（ A ）。

A 共价键结合

B 金属键结合

C 离子键结合 3．下列能起有效复合中心作用的物质是（ B ）

A 硼（

B ） B 金（Au ）

C 磷（P ）

D 铝（Al ）

4．载流子的迁移率是描述载流子( A )的一个物理量；载流子的扩散系数是描述载流子( B )的一个物理量。

A 在电场作用下的运动快慢

B 在浓度梯度作用下的运动快慢 5．载流子的扩散运动产生（

C ）电流，漂移运动产生（ A ）电流。

A 漂移

B 隧道

C 扩散 6．实际生产中，制作欧姆接触最常用的方法是（ A ）

Ａ 重掺杂的半导体与金属接触

Ｂ 轻掺杂的半导体与金属接触 7．MIS 结构半导体表面出现强反型的临界条件是（ B ）。（V S 为半导体表面电势；qV B =E i -E F ）

A V S =V

B B V S =2V B

C V S =0

8．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 ）。

A ．展宽

B ．变窄

C ．不变 9．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 10．真空能级和费米能级的能值差称为（ A ）

A 功函数

B 亲和能

C 电离电势

装

订

班级 姓名

学号

成绩

常

州信息职业技术学院 2009 －2010 业技术学院 2009 －2010 学年第 一

2009 －

容量随外加电压而变化，所以是微分电容。

4．霍尔效应

答：若给流过电流的导体施加一个与电流方向垂直的磁场，那么在与磁场及电流均垂直的方向将产生电场，该电场就称为霍耳电场，这种现象就称霍耳效应。

五、问答题（18分）

1．解释ＰＮ结的电流－电压特性曲线中各段的含义？（8分）

PN 结外加正向偏压时，电流和电压的关系式可表示为

J ∝exp(qv/mkT) 它由两部分电流组成：扩散电流和 复合电流，在很低的电压下，m=2, 势垒区的复合电流起 主要作用在图中为曲线a 段；正向偏压较大时，m=1，扩散 电流起主要作用，为曲线b 段；大注入时，m=2，为曲线c 段，主要原因是一部分电压降落到扩散区的缘故。曲线 d

段，是考虑了体电阻上的电压降，PN 正向电流增加更缓慢了。在反向电压下，计入了势垒区的产生电流，虽然扩散电流是一常数（反向饱和电流），但产生电流不饱和，为曲线e 段。（每段3分，至少写出4段）

2．画出平衡状态及标准偏置条件下的晶体管的能带图（以npn 管为例），并分析其工作原理。（１0分） 平衡状态能带图 （2分） 标准偏压下能带图 （2分） 标准偏置条件：发射结正偏，集电结反偏。 （1分）

外加正向偏压下，势垒高度降低，发射极电子注入到基区，通过扩散运动向集电结方向移动，由于基区制得很薄，注入的电子几乎都到达集电结，由于集电结反偏，耗尽区的右端为电子运动的吸入口，大部分电子进入集电区，从而形成集电极电流，且直接受发射极—基极电压控制。 （4分）

为保证注入到基区的少数载流子尽可能多地扩散到集电结，要求基区宽度远远小于少数载流子的扩散长度。 （1

分）

六、计算题（共10分）

1．300K 时，n 型半导体Ge 的电阻率为47Ωcm ，若电子迁移率为3900cm 2

/VS ，试求半导体Ge 的载流子浓度？

已知q=1.6×10-19C ，n i =2×1010 个/cm 3

（6分） 解： （3分） （3分）

2．设空穴浓度是线性分布，在3um 内浓度差为1015 cm -3,Ｄp=10.8cm 2

/s,试计算空穴扩散电流密度。 （4分）

Jp= —qDp dx dP = —1.6×10-19×10.8×(1015

/3×10-4)= —5.76 (A) 1分 1分 1分 1分

()

7132

1002

0313

190102.110

4.3102)

(104.33900

106.147111

⨯=⨯⨯==⨯=⨯⨯⨯==

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