2013年东南大学半导体物理考研复习E卷
东南大学考研半导体物理基础(4)
声子（晶格） 声子（晶格）散射 电离杂质散射
* scattering by neutral impurity and defects 中性杂质和缺陷散射 * Carrier-carrier scattering * Intervalley scattering * Piezoelectric scattering 载流子之间的散射 能谷间的散射 压电散射
即：
uµ 0 1 2 ∴ µn = ( v )
ε
vd = µ n ε = (uµ 0 ε )
v
v
1
2
对于光学波声子散射
hν o dE ( )s = − dt τn
代入（1）式： 代入（ ）
hν o
τn
v = q E vd
hν o hν o hν o vd = v = v * = * vd mn q E τ n µ n E mn
能带边缘非周期性起伏
（1）晶格振动散射 ）
纵波和横波
声学波声子散射几率： 声学波声子散射几率：
Ps ∝ T
32
光学波声子散射几率： 光学波声子散射几率：
32
(hv) Po ∝ 12 (k0T )
1 1 1 hv ~ hv k0T hv k0T e −1 e − 1 f k T 0
ε
ε
显然
n型 半导体 σ = nqµ n p型 半导体 σ = pqµ p
混合型 半导体 σ = nqµ n + pqµ p
本征半导体 σ = ni q (µ n + µ p )
4.多能谷下的电导 多能谷下的电导 Ez
n n n J z = qµ1ε z + qµ 2 ε z + qµ 3ε z 3 3 3
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：
东南大学半导体物理考研复习系列试题(A卷)
共 9 页
第 5 页
(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 。
共 9 页 第 1 页 (luobin 考研复习卷)
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
东南大学考研真题—东南大学
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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。
半导体物理综合练习题(3)参考答案1
1、晶格常数Å的一维晶格，当外加102V/m和107V/m电场时,试分别计算电子自能带底运动到能带顶所需时间。
〔1Å=10nm=10-10m〕2、指出下列图中各表示的是什么半导体?3、如下图，解释一下n0~T关系曲线。
４、假设费米能E F=5eV，利用费米分布函数计算在什么温度下电子占据能级的概率为１％。
并计算在该温度下电子分布概率所对应的能量区间。
５、两块n型硅材料,在某一温度T时，第一块与第二块的电子密度之比为n1/n2=e〔e是自然对数的底〕〔１〕如果第一块材料的费米能级在导带底之下３k0T，试求出第二块材料中费米能级的位置；〔２〕求出两块材料中空穴密度之比p1/p2。
6、硼的密度分别为N A1和N A2(N A1>N A2)的两个硅样品，在室温条件下:〔１〕哪个样品的少子密度低?〔２〕哪个样品的E F离价带顶近?〔３〕如果再掺入少量的磷(磷的密度N`D< N A2)，它们的E F如何变化?7、现有三块半导体硅材料，在室温下(３００K)它们的空穴浓度分别为p01=2.25×1016cm-3、p02=1.5×1010cm-3、p03=2.25×104cm-3。
〔１〕分别计算这三块材料的电子浓度n01、n02、 n03；〔２〕判别这三块材料的导电类型；〔３〕分别计算这三块材料的费米能级的位置。
８、室温下，本征锗的电阻率为47Ω·cm，试求本征载流子浓度。
假设掺入锑杂质，使每106个锗原子中有一个杂质原子,计算室温下电子浓度和空穴浓度。
设杂质全部电离。
锗原子的浓度为4.4×1022/cm3，试求该掺杂锗材料的电阻率。
设µn=3600cm2/(V·s)，µp=1700cm2/(V·s)且认为不随掺杂而变化。
n i=2.5×1013cm-3。
９、在半导体锗材料中掺入施主杂质浓度N D=1014cm-3，受主杂质浓度N A=7×1013cm-3，设室温本下本征锗材料的电阻率为ρi=60Ω·cm，假设电子和空穴的迁移率分别为µn=3800cm2/(V·s)，µp=1800cm2/(V·s)，假设流过样品的电流密度为2，求所施加的电场强度。
半导体物理复习试题精编WORD版
半导体物理复习试题精编W O R D版IBM system office room 【A0816H-A0912AAAHH-GX8Q8-GNTHHJ8】半导体复习试题1．对于大注入下的直接辐射复合，非平衡载流子的寿命与（D ）A. 平衡载流子浓度成正比B. 非平衡载流子浓度成正比C. 平衡载流子浓度成反比D. 非平衡载流子浓度成反比2．有3个硅样品，其掺杂情况分别是：含铝1×10-15cm-3乙.含硼和磷各1×10-17cm-3丙.含镓1×10-17cm-3室温下，这些样品的电阻率由高到低的顺序是（C ）A. 甲乙丙B. 甲丙乙C. 乙甲丙D. 丙甲乙3．有效复合中心的能级必靠近( A )禁带中部 B.导带 C.价带 D.费米能级4．当一种n型半导体的少子寿命由直接辐射复合决定时，其小注入下的少子寿命正比于（C ）A.1/n0B.1/△nC.1/p0D.1/△p5．以下4种半导体中最适合于制作高温器件的是（ D ）A. SiB. GeC. GaAsD. GaN6. 半导体的晶格结构式多种多样的，常见的Ge和Si材料，其原子均通过共价键四面体相互结合，属于金刚石结构；与Ge和Si晶格结构类似，两种不同元素形成的化合物半导体通过共价键四面体还可以形成闪锌矿和纤锌矿等两种晶格结构。
7. 如果电子从价带顶跃迁到导带底时波矢k不发生变化，则具有这种能带结构的半导体称为直接禁带半导体，否则称为间接禁带半导体，那么按这种原则分类，GaAs属于直接禁带半导体。
8. 半导体载流子在输运过程中，会受到各种散射机构的散射，主要散射机构有晶格振动散射、电离杂质散射、中性杂质散射、位错散射、载流子间的散射和等价能谷间散射。
9. 半导体中的载流子复合可以有很多途径，主要有两大类：带间电子-空穴直接复合和通过禁带内的复合中心进行复合。
10. 反向偏置pn结，当电压升高到某值时，反向电流急剧增加，这种现象称为pn结击穿，主要的击穿机理有两种：雪崩击穿和隧道击穿。
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__________。
2013年东南大学物理化学
2013年东南大学物理化学（955） 研究生招生考试试题（手打版）一．填空题（12分）1．所谓热力学平衡，实际上包括了 ， ， ， 四大平衡。
2．已知A ，B 两组分可构成理想液体混合物，且混合物在101.325kPa 下沸点为373.15K 。
若A,B 两组分在373.15K 时的饱和蒸汽压为106658Pa 和79993Pa ，则该理想液体混合物的组成为：x A = ，气相的组成为y A = 。
3．在n ，T 一定条件下，任何种类的气体，当压力趋于零时：lim()m p pV →∞= 。
4．在温度为T 时反应C （s ）+O 2（g ）=CO 2（g ），C （s ）+12O 2（g ）=CO （g ）的平衡常数分别为K 1，K 2，则反应CO （g ）+12O 2（g ）=CO 2（g ）的平衡常数为 。
5．强电解质MX ，MY 和HY 的摩尔极限电导分别为123,,,ΛΛΛ则HX 的摩尔极限电导为 。
6．在恒T ，p 下，纯液体是通过 来降低其表面吉布斯函数的。
7．一定温度下，在含有NO3-,K+,Ag+的水溶液中，微小的AgI 晶体粒子，最易于吸附 离子，而使胶体带 电荷。
二．选择题（12分）1．1mol 理想气体在室温下进行恒温不可逆膨胀（Q=0），使系统体积增大一倍，则-1-1/ J mol S K ∆⋅⋅系统，-1-1/ J mol S K ∆⋅⋅环境，-1-1/ J mol S K ∆⋅⋅隔离为（ ）A.5.76 5.76 0B.0 5.76 5.76C.0 0 0D.5.76 0 5.762．一定量的理想气体从同一初态分别经历等温可逆膨胀，绝热可逆膨胀到具有相同压力的终态，终态体积分别为V1，V2，则（ ）A.V 1＞V 2B.V 1＜V 2C.V 1＝V 2D.无法确定3．某一溶质相对分子质量为210，溶于樟脑形成质量分数为5%的溶液，求凝固点降低（ ）。
A.20.0K B10.0K C.5.0K D.无法确定.4．能在毛细管中产生凝聚现象的物质是由于该物质的液体在毛细管中形成（ ）。
东南大学《半导体物理基础》复习总结
掺入的深能级杂质作为有效复合中心可缩短少子寿命，提高开关速度，有利于高速开关器件的应用。
控制掺入金的浓度，可以调节少子的寿命，而不影响电导率等其他性能指标。
施主能级上的电子浓度 nD 即为未电离的施主浓度，受主能级上的空穴浓度 pA 即为未电离的受主浓度，
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电离施主浓度 + = 1+ ( − ) 0 =ND-nD，电离受主浓度 − = 1+ ( − ) 0 =NA-pA，其中简并因子 =
小，本征载流子浓度越大。温度每升高 8 度，Si 的 ni 约增加 1 倍；每升高 12 度，Ge 的 ni 约增加 1 倍。 7. 半导体中的杂质
施主杂质：杂质原子价电子比基质原子多，杂质替代基质后易失去电子，如 P/As 在 Si/Ge 中。
受主杂质：杂质原子价电子比基质原子少，杂质替代基质后易得到电子，如 B/Al/Ga 在 Si/Ge 中，Mg
在 GaAs 中。
Ⅳ族 Si/Ge 在 GaAs 中，可替代 Ga 而成为施主杂质，也可替代 As 而成为受主杂质，故其是双性杂质。
在 Si 低浓度掺杂时先替代 Ga 成为施主杂质，高浓度掺杂时再替代 As 成为受主杂质。电子浓度先增加
后趋于饱和，总体呈现施主杂质的作用。
深能级杂质如金 Au 可在带隙中引入多个杂质能级，但施受主能级不同时起作用。Au 在 n 型半导体中接 受电子带负电成为 Au-，受主能级起作用；在 p 型半导体中施放电子带正电成为 Au+，施主能级起作用。
小注入 注入
大注入
型材料： 型材料：
0 非子 多子
光注入，n p
0 非子 多子 ， 注入电注入
。
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共 10 页 第 1 页 (luobin 考研复习卷)东南大学考研复习卷(E 卷)课程名称 半导体物理929 编辑时间2013-1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 180分钟室温下00.026k T eV = ，电子电量19e=1.610C -⨯。
一、 填空题（每空1分，共35分）1. 用单电子近似法研究晶体中电子状态的理论称为能带论。
在能带论中，费米能级是一个非常有用的概念，在能带中引入费米能级是为了__________，费米能级与温度、杂质浓度、半导体材料的导电类型等因素有关。
p 型半导体费米能级随温度升高的变化为__________。
能带图中引入准费米能级的目的是为了__________。
2. 金在硅中的施主能级在价带顶上方0.35eV 处，受主能级在导带底带下方0.54eV 处。
已知硅的禁带宽度 1.12g E eV =，硅中金原子浓度为15310cm -，在硅中掺入浓度为16310cm -的硼，则该硅是__________型半导体，金的带电状态为__________。
3. 常规掺杂半导体是通过价带空穴和导带电子导电，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，杂质能级扩展为杂质能带。
重掺杂半导体还可以通过杂质带导电：杂质能带中的电子可以通过杂质原子间的__________运动参加导电。
进行浅能级杂质的重掺杂常常是为了获得高电荷密度和高电导率。
重掺杂的应用有__________、__________等。
4. 两块n 型硅材料，在某温度下，第一块与第二块的电子浓度之比为12/n n e =，第一块材料的费米能级在导带底下03k T 处，那第二块材料的费米能级位置在__________，两块材料的空穴浓度之比为__________。
5. 电流连续性方程：22p p p p pp p d p p D p g t x dx x εμεμτ∂∂∂∆=---+∂∂∂。
若用适当频率的光脉冲照射一块均匀n 型半导体材料的局部区域，没有外场作用，且非平衡载流子的产生率为p g ，光脉冲停止后的连续性方程简化为__________；若稳定光照射均匀掺杂n 型半导体的一部分，均匀产生非平衡载流子，产生率为p g ，且电场是均匀的，则连续性方程简化为__________。
共 10 页 第 2 页 (luobin 考研复习卷)6. PN 结的击穿有热击穿和电击穿，电击穿有雪崩击穿和齐纳击穿。
齐纳击穿电压具有__________(填“正”或“负”)温度系数，原因是__________。
对于半导体材料Si 、Ge 和GaAs ，__________最容易发生热击穿，原因是__________。
7. pn 结的n 区掺有施主杂质183D N 10cm -=，p 区掺有受主杂质163A N 10cm -=。
pn 结施加正向偏压f V ，电流密度为J ，反向饱和电流00p nS p n n pqD qD J n p L L =+。
室温下本征载流子浓度1031.510i n cm -=⨯，非平衡载流子电子的寿命0.5n us τ=，非平衡载流子空穴的寿命5p us τ=，电子的迁移率21350/n cm V s μ=⋅，空穴的迁移率2480/p cm V s μ=⋅。
该pn 结的接触电势差D V 为__________ ；当电流密度为21A/cm 时，外加电压为__________。
8. 金属的电导率与温度的关系比较单一，一般随温度的升高而__________(填“增加”、“不变”或“减小”)，原因是__________。
9. 已知未知半导体的禁带宽度 1.1g E eV =，且C V N =N ，掺有15310cm -的施主杂质，施主能级比C E 低0.2eV ，费米能级F E 比C E 低0.3eV ，室温下本征激发忽略不计。
则半导体导带有效状态密度C N 为__________，半导体的空穴浓度为__________。
10. 异质结相对于同质结，主要优势有__________、__________、__________等。
11. 半导体非平衡载流子的注入方法有__________、__________，其中__________满足n p ∆=∆。
12. 室温下，硅的本征载流子浓度1031.510i n cm -=⨯，硅的禁带宽度 1.12g E eV =，在受主浓度为18310cm -的硅(电子亲和能为4eV )表面淀积一层功函数为4.6eV 的金属。
这是一个肖特基接触还是一个欧姆接触？__________。
金属的功函数为多少时可以改变这个接触的类型？__________。
共 10 页 第 3 页 (luobin 考研复习卷)13. 根据费米分布函数，比较大小__________：A.电子占据F E 能级的几率；B.空穴占据F E 能级的几率；C.电子占据F 0(E -k T)能级的几率；D.空穴占据F 0(E -k T)能级的几率。
14. 某新型半导体的193C N 10cm -=、183V N 510cm -=⨯，禁带宽度2g E eV =，若掺入17310cm -的施主杂质（完全电离），室温下空穴浓度为__________，费米能级的位置在禁带中央上__________。
15. 在纯半导体硅中掺入硼，在一定温度下，当掺杂浓度增加时，费米能级向__________移动；掺杂浓度一定时，温度从室温逐步上升，费米能级向__________移动。
二、 简答题（共72分）1.(12)分假设n 型半导体中的复合中心位于禁带的上半部，间接复合理论给出小注入条件下非平衡少数载流子的寿命010100()()()n p t n p c n n c p p p U N c c n p τ+++∆==+，其中有1n t nN c τ=，1p t pN c τ=，01C N c t E E k Tn e--=，01V N t v E E k Tp e--=。
半导体非平衡少数载流子的寿命与温度的关系如图所示，解释说明这种关系。
已知导带有效状态密度为302C 22N 2()dn m k T h π=，价带有效状态密度为302V 22N 2()dp m k T hπ=。
2.(12)分定性画出并解释导体、半导体和绝缘体的能带结构。
分何谓直接复合和间接复合？3.(10)分试画出n型半导体的费米能级随温度变化规律，并解释之。
4.(12)5.(12)分什么是热载流子？随着温度的升高，热载流子的迁移率将怎么变化，为什么？共10 页第4 页(luobin考研复习卷)共 10 页 第 5 页 (luobin 考研复习卷)6.(14)分若在掺有受主杂质A N 的p 型衬底上采用扩散工艺又掺入一层浓度为D N 施主杂质，且D A N N ，本征载流子浓度为i n 。
求：(1)叙述空间电荷区的形成过程，画出平衡时p n -结的能带图；(2)分析说明外加正向偏置f V 时正向扩散电流的组成成分,分析扩散区载流子的运动方向，画出外加正向偏置pn 结的能带图；(3)若外加反向电压为r V 时，分析说明反向饱和电流的组成成分，画出外加反向偏置pn 结的能带图。
三、 计算题（共43分）1.(13)分均匀掺杂的p 型半导体样品中掺入的施主杂质浓度为D N ，掺入的受主杂质浓度为A N ，如果两种载流子对电导率的贡献不可忽略，试推导出电导率的公式： 21/2A D 2A D 411(N -N )(1){[1]}2(N -N )1i p n a q a aσμ-=++++，其中/n p a μμ=。
如果进入本征区，简化上式。
共 10 页 第 6 页 (luobin 考研复习卷)2.(15)分在室温下，有一块本征Ge 材料，其导带有效状态密度193C N 1.0510cm -=⨯ ，价带有效状态密度183V N 3.910cm -=⨯，已知室温下锗的禁带宽度0.67g E eV =。
锗的电子迁移率23900/n cm V s μ=⋅，锗的空穴迁移率21900/p cm V s μ=⋅，电子的热运动速度为7210/v cm s =⨯，电子的有效质量*3100.3310n m m g -=≈⨯。
(1)求电子的平均自由程l 和空穴的扩散系数p D ；(2)求在外加电场10/V cm ε=下的电子漂移速度n v 及电流密度J ；(3)当外加电场310/V cm ε>时，Ge 材料电子的漂移速度n v 将怎么变化，并加以解释。
共 10 页 第 7 页 (luobin 考研复习卷)3.(15)分在一个足够长的条形Si 半导体样品中，横截面积为20.5cm ，掺入施主杂质，掺杂浓度为16310cm -，硅的禁带宽度 1.12g E eV =，本征载流子浓度1031.510i n cm -=⨯。
该均匀掺杂n 型Si 半导体无外场作用。
在半导体的一面存在均匀稳定的光照，光被半导体表面薄层均匀吸收以1821510op G cm s --=⨯的产生率产生非平衡载流子，即小注入。
室温下(300T K =)，半导体少数载流子空穴的寿命为5us ，迁移率2p 480/cm V s μ=⋅，半导体的长度远远大于少数载流子的扩散长度。
(1)在100x nm =处C E 和Fn E 的间隔为多少？(2)距表面一个少数载流子的扩散长度处少子的扩散流密度为多少？（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：0op px d p G D dx=∆=-，非平衡载流子的连续性方程为22p p p p pp p d p p D p g t x dx x εμεμτ∂∂∂∆=---+∂∂∂）。