半导体物理期末考试试卷及答案解析

安徽大学20 09—20 10学年第 一 学期

《 半导体物理学 》考试试卷（B 卷）

（闭卷 时间120分钟）

一、选择题（每小题2分，共20分） 1.本征半导体是指( )的半导体。 A. 不含杂质和缺陷 B. 电子浓度和空穴浓度相等 C. 电阻率高

D. 电子浓度与本征载流子浓度相等

2.关于Si 的能带特征，以下描述错误的是( )。 A. 导带底位于六个等效的<100>方向B. 价带顶位于布里渊区中心C. Si 是直接带隙半导体

D. 导带底附件的等能面是旋转椭球面

3.导带底附件的状态密度为()c g E ，电子占据能级E 的几率为()B f E ，则导带电子浓度为( )。

A. ()()c B g E f E

B. ()()c B g E f E dE

C.

()c

Ec c E g E dE ′

∫

D.

()()c

Ec c B E g E f E dE

′

∫

4.简并半导体是指( )的半导体。 A. (E c －E F )或(E F -E v )≤0 B. (E c －E F )或(E F -E v )≥0

C. 能使用玻尔兹曼近似计算载流子浓度

D. 导带底和价带顶能容纳多个状态相同的电子

5.对于n 型非简并半导体，

在饱和区，电阻率随温度上升而增加，可能的原因是( )。 A. 电离杂质的散射增强 B. 晶格振动散射增强

题 号一

二

三

四

五

六

七

总分

得 分阅卷人

院/系 年级 专业 姓名 学号

答 题 勿 超 装 订 线 ------------------------------装---------------------------------------------订----------------------------------------线----------------------------------------

得分

C. 载流子浓度减少

D. 杂质没有完全电离

6.对于小注入的n 型半导体，电子和空穴的准费米能级分别为n F

E 和p

F E 。平衡态时的费米能级F E 。下述内容正确的是( )。

A.n p F

F F E E E == B.n p F F F F E E E E −<− C.p n F F F F E E E E −<− D. p n

F F E E >7.有效陷阱的能级必靠近( )。 A. 禁带中部

B. 导带

C. 价带

D. 费米能级

8.实际p-n 结的反向电流大于理想p-n 结的反向电流，其原因是( )。 A. 势垒区中的复合电流 B. 势垒区中的产生电流 C. 反向击穿

D. 大注入效应

9.金属和p 型半导体接触时，如果s m W W <，则半导体表面形成( )。 A. n 型阻挡层 B. p 型阻挡层 C. n 型反阻挡层 D. p 型反阻挡层 10.在p 型半导体构成的理想MIS 结构中，当金属端所加电压V G 大于开启电压V T 时，半导体表面空间电荷的特征是( )。

A. 正电荷，多子堆积

B. 负电荷，少子堆积

C. 负电荷，多子耗尽

D. 负电荷，反型

二、填空题(每空2分，共28分)

1、同时含有一种施主和一种受主杂质的均匀半导体，电中性条件为。

2、设D N 和A N 分别为硅中施主与受主杂质，且A D N N >，如杂质全部电离，则该材料表现为 型半导体；若不考虑本征激发，载流子浓度等于 。对载流子起散射作用的杂质浓度N i =

。

3、若非平衡载流子浓度和寿命分别为p ∆和τ，则单位时间内非平衡载流子的复合几率为 ，单位时间单位体积内净复合消失的非平衡载流子即复合率为 。

4、复合中心浓度为N t ，复合中心的电子浓度为n t ，复合中心对电子和空穴的俘获系数为r n 和r p ，导带电子和价带空穴浓度为n 、p 。则复合中心对电子的俘获率为，

对空穴的俘获率为

。

5、表面复合率是指：

。

得分

6、空穴的扩散流密度()

p p

d p x S D dx

∆=−，则空穴的扩散电流()p J 扩=。电子的扩散流密度()

n n d n x S D dx

∆=−⋅，则电子的扩散电流()n J 扩=

。

7、隧道结是指 。

8、平衡情况的p-n 结，内建电场的方向由n 区指向p 区，n 区的电势高于p 区的电势，内建电势差为D V ，则从n 区到p 区的电子要越过的势垒高度为。当外加

正向偏压V(>0)时，势垒高度变为

。

三、判断题(在括号内，正确的划√，错误的划×。每小题1分， 共10分)

1.宽带中电子的有效质量比窄带中的小。( )

2.热平衡情况下，半导体中电子和空穴系统有统一的费米能级。( )

3.温度越高，晶格振动对载流子的散射越强。( )

4.电子和空穴的准费米能级相差越大，说明半导体越偏离平衡状态。( )

5.俄歇复合时释放能量的方式是发射光子。( )

6.有效复合中心的存在延长了非平衡载流子的寿命。( )

7.理想p-n 结的电流是少数载流子漂移产生的电流。( )

8.考虑势垒区的产生电流后，p-n 结实际反向电流比理想反向电流要大。( )9.对于金属半导体接触，考虑镜像和隧道效应时，势垒的高度减小。( )10.p 型半导体构成的MIS 结构，反型时表面势小于零。 ( )

四、简答题（每小题6分，共30分） 1、画出只含施主杂质的n 型硅中电子浓度与温度之间的变化关系曲线(2分)。标出低温弱电离区、饱和区和高温本征激发区(2分)。写出各个区间的电中性条件(2分)。

得分

得分