半导体物理学期末复习试题及答案三.doc

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半导体物理复习试题及答案(复习资料)

半导体物理复习试题及复习资料一、选择题1.与绝缘体相比，半导体的价带电子激发到导带所需要的能量（ B ）。

A. 比绝缘体的大B.比绝缘体的小C. 和绝缘体的相同2.受主杂质电离后向半导体提供（ B ），施主杂质电离后向半导体提供（ C ），本征激发向半导体提供（ A ）。

A. 电子和空穴B.空穴C. 电子3.对于一定的N型半导体材料，在温度一定时，减小掺杂浓度，费米能级会（ B ）。

A.上移B.下移C.不变4.在热平衡状态时，P型半导体中的电子浓度和空穴浓度的乘积为常数，它和（ B ）有关A.杂质浓度和温度B.温度和禁带宽度C.杂质浓度和禁带宽度D.杂质类型和温度5.MIS结构发生多子积累时，表面的导电类型与体材料的类型（ B ）。

A.相同B.不同C.无关6.空穴是( B )。

A.带正电的质量为正的粒子B.带正电的质量为正的准粒子C.带正电的质量为负的准粒子D.带负电的质量为负的准粒子7.砷化稼的能带结构是（ A ）能隙结构。

A. 直接B. 间接8. 将Si 掺杂入GaAs 中，若Si 取代Ga 则起（ A ）杂质作用，若Si 取代As 则起（ B ）杂质作用。

A. 施主B. 受主C. 陷阱D. 复合中心9. 在热力学温度零度时，能量比F E 小的量子态被电子占据的概率为（ D ），当温度大于热力学温度零度时，能量比F E 小的量子态被电子占据的概率为（ A ）。

A. 大于1/2B. 小于1/2C. 等于1/2D. 等于1E. 等于010. 如图所示的P 型半导体MIS 结构的C -V 特性图中，AB 段代表（ A ），CD 段代表（B ）。

A. 多子积累B. 多子耗尽C. 少子反型D. 平带状态11. 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 0B. ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛≥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 12. 金属和半导体接触分为：（ B ）。

(最新整理)半导体物理学考试试卷及参考答案

半导体物理学考试试卷及参考答案
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半导体物理试题及答案

半导体物理试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1. 半导体材料的导电能力介于导体和绝缘体之间，这是由于（）。

A. 半导体的原子结构B. 半导体的电子结构C. 半导体的能带结构D. 半导体的晶格结构答案：C2. 在半导体中，电子从价带跃迁到导带需要（）。

A. 吸收能量B. 释放能量C. 吸收光子D. 释放光子答案：A3. PN结形成的基础是（）。

A. 杂质掺杂B. 温度变化C. 压力变化D. 磁场变化答案：A4. 半导体器件中的载流子主要是指（）。

A. 电子B. 空穴C. 电子和空穴D. 光子答案：C5. 半导体的掺杂浓度越高，其导电性能（）。

A. 越好B. 越差C. 不变D. 先变好再变差答案：A二、填空题（每题2分，共20分）1. 半导体的导电性能可以通过改变其________来调节。

答案：掺杂浓度2. 半导体的能带结构中，价带和导带之间的能量差称为________。

答案：带隙3. 在半导体中，电子和空穴的复合现象称为________。

答案：复合4. 半导体器件中的二极管具有单向导电性，其导通方向是从________到________。

答案：阳极阴极5. 半导体的PN结在外加正向电压时，其内部电场会________。

答案：减弱三、简答题（每题10分，共30分）1. 简述半导体的掺杂原理。

答案：半导体的掺杂原理是指通过向半导体材料中掺入少量的杂质元素，改变其电子结构，从而调节其导电性能。

掺入的杂质元素可以是施主杂质（如磷、砷等），它们会向半导体中引入额外的电子，形成N型半导体；也可以是受主杂质（如硼、铝等），它们会在半导体中形成空穴，形成P型半导体。

2. 描述PN结的工作原理。

答案：PN结是由P型半导体和N型半导体结合而成的结构。

在PN结中，P型半导体的空穴会向N型半导体扩散，而N型半导体的电子会向P型半导体扩散。

由于扩散作用，会在PN结的交界面形成一个内建电场，该电场会阻止更多的载流子通过PN结。

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,考试,复习,试卷一、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．nopo=ni2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nopo改变否？不变；当温度变化时，nopo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n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EF和EC的相对位置作为衡量简并化与非简并化的标准，那么EC EF 2k0T为非简并条件；0 EC EF 2k0T为弱简并条件；EC EF 010．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）。

11．指出下图各表示的是什么类型半导体？12. 以长声学波为主要散射机构时，电子迁移率μn与温度的-3/2 次方成正比13 半导体中载流子的扩散系数决定于其中的载流子的浓度梯度。

半导体物理学期末总复习

态密度
导带底附近状态密度（理想情况）
V 2 dz 3 4 k dk 4
2 2
k E (k ) EC * 2mn
kdk
mn dE
2 1/ 2
*
V (2mn ) dz 2 3 2
* 3/ 2
( E EC ) dE
态密度
dz V (2mn* )3/ 2 1/ 2 gc ( E ) 2 ( E E ) C 3 dE 2
k u * mn
自由电子的速度
微观粒子具有波粒二象性
p m0u
p E 2m0
i ( K r t )
2
p K E hv
k u m0
(r, t ) Ae
半导体中电子的加速度
半导体中电子在一强度为 E的外加电场作用下，外力对电子做功为电子能量的变化
u
dE fds fudt
的体积前两者相乘得状态数 dz 根据定义公式求得态密度 g ( E )
k 空间中的量子态
/ 8 ）在 k 空间中，电子的允许能量状态密度为V （，考虑电子的自旋情况，电子的允许量子态密度 3 / 4 ）为V （，每个量子态最多只能容纳一个电子。
3
nx k x 2 (nx 0, 1, 2, ） L ny k y 2 (ny 0, 1, 2, ） L nz k z 2 (nz 0, 1, 2, ） L
K空间等能面
在k=0处为能带极值
k E (k ) E (0) * 2mn
2 2
导带底附近
k E(k ) E(0) * 2mp
2 2
价带顶附近
K空间等能面
kz 为坐标轴构成 k 空间，以 kx 、k y 、 k 空间任一矢量代表波矢 k

半导体物理复习试题及答案复习资料

半导体物理复习试题及答案复习资料一、选择题1、下面关于晶体结构的描述，错误的是（）A 晶体具有周期性的原子排列B 晶体中原子的排列具有长程有序性C 非晶体的原子排列没有周期性D 所有晶体都是各向同性的答案：D解释：晶体具有各向异性，而非各向同性。

2、半导体中的施主杂质能级（）A 位于导带底附近B 位于价带顶附近C 位于禁带中央D 靠近价带顶答案：A解释：施主杂质能级靠近导带底，容易向导带提供电子。

3、本征半导体的载流子浓度随温度升高而（）A 不变B 减小C 增大D 先增大后减小答案：C解释：温度升高，本征激发增强，载流子浓度增大。

4、下面关于 PN 结的描述，正确的是（）A PN 结空间电荷区中的内建电场方向由 N 区指向 P 区B 正向偏置时，PN 结电流很大C 反向偏置时，PN 结电流很小且趋于饱和D 以上都对答案：D解释：PN 结空间电荷区中的内建电场方向由 N 区指向 P 区，正向偏置时多数载流子扩散电流大，反向偏置时少数载流子漂移电流小且趋于饱和。

5、金属和半导体接触时，如果形成阻挡层，那么半导体表面是（）A 积累层C 反型层D 以上都可能答案：B解释：形成阻挡层时，半导体表面通常是耗尽层。

二、填空题1、常见的半导体材料有_____、＿____和_____等。

答案：硅、锗、砷化镓2、半导体中的载流子包括_____和_____。

答案：电子、空穴3、施主杂质的电离能_____受主杂质的电离能。

（填“大于”或“小于”）答案：小于4、当半导体处于热平衡状态时，其费米能级_____。

（填“恒定不变”或“随温度变化”）答案：恒定不变5、异质结分为_____异质结和_____异质结。

答案：突变异质结、缓变异质结1、简述半导体中施主杂质和受主杂质的作用。

答：施主杂质在半导体中能够提供电子，使其成为主要的导电载流子，增加半导体的电导率。

受主杂质能够接受电子，产生空穴，使空穴成为主要的导电载流子，同样能提高半导体的电导率。

半导体物理学试题及答案

半导体物理学试题及答案半导体物理学试题及答案(一) 一、选择题1、如果半导体中电子浓度等于空穴浓度，则该半导体以( A )导电为主;如果半导体中电子浓度大于空穴浓度，则该半导体以( E )导电为主;如果半导体中电子浓度小于空穴浓度，则该半导体以( C )导电为主。

A、本征B、受主C、空穴D、施主E、电子2、受主杂质电离后向半导体提供( B )，施主杂质电离后向半导体提供( C )，本征激发向半导体提供( A )。

A、电子和空穴B、空穴C、电子3、电子是带( B )电的( E );空穴是带( A )电的( D )粒子。

A、正B、负C、零D、准粒子E、粒子4、当Au掺入Si中时，它是( B )能级，在半导体中起的是( D )的作用;当B掺入Si中时，它是( C )能级，在半导体中起的是( A )的作用。

A、受主B、深C、浅D、复合中心E、陷阱5、 MIS结构发生多子积累时，表面的导电类型与体材料的类型( A )。

A、相同B、不同C、无关6、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晶格振动声子的散射概率的变化分别是( B )。

A、变大，变小 ;B、变小，变大;C、变小，变小;D、变大，变大。

7、砷有效的陷阱中心位置(B )A、靠近禁带中央B、靠近费米能级8、在热力学温度零度时，能量比EF小的量子态被电子占据的概率为( D )，当温度大于热力学温度零度时，能量比EF小的量子态被电子占据的概率为( A )。

A、大于1/2B、小于1/2C、等于1/2D、等于1E、等于09、如图所示的P型半导体MIS结构的C-V特性图中，AB段代表( A)，CD段代表( B )。

A、多子积累B、多子耗尽C、少子反型D、平带状态10、金属和半导体接触分为：( B )。

A、整流的肖特基接触和整流的欧姆接触B、整流的肖特基接触和非整流的欧姆接触C、非整流的肖特基接触和整流的欧姆接触D、非整流的肖特基接触和非整流的欧姆接触11、一块半导体材料，光照在材料中会产生非平衡载流子，若光照忽然停止t??后，其中非平衡载流子将衰减为原来的( A )。

(完整版)半导体器件物理试题库.docx

西安邮电大学微电子学系商世广半导体器件试题库常用单位：在室温（ T = 300K ）时，硅本征载流子的浓度为n i = 1.510×10/cm3电荷的电量 q= 1.6 ×10-19Cn2/V sp2/V s μ=1350 cmμ=500 cmε0×10-12F/m=8.854一、半导体物理基础部分（一）名词解释题杂质补偿：半导体内同时含有施主杂质和受主杂质时，施主和受主在导电性能上有互相抵消的作用，通常称为杂质的补偿作用。

非平衡载流子：半导体处于非平衡态时，附加的产生率使载流子浓度超过热平衡载流子浓度，额外产生的这部分载流子就是非平衡载流子。

迁移率：载流子在单位外电场作用下运动能力的强弱标志，即单位电场下的漂移速度。

晶向：晶面：（二）填空题1．根据半导体材料内部原子排列的有序程度，可将固体材料分为、多晶和三种。

2．根据杂质原子在半导体晶格中所处位置，可分为杂质和杂质两种。

3．点缺陷主要分为、和反肖特基缺陷。

4．线缺陷，也称位错，包括、两种。

5．根据能带理论，当半导体获得电子时，能带向弯曲，获得空穴时，能带向弯曲。

6．能向半导体基体提供电子的杂质称为杂质；能向半导体基体提供空穴的杂质称为杂质。

7．对于 N 型半导体，根据导带低E C和 E F的相对位置，半导体可分为、弱简并和三种。

8．载流子产生定向运动形成电流的两大动力是、。

9．在 Si-SiO 2系统中，存在、固定电荷、和辐射电离缺陷 4 种基本形式的电荷或能态。

10．对于N 型半导体，当掺杂浓度提高时，费米能级分别向移动；对于P 型半导体，当温度升高时，费米能级向移动。

（三）简答题1．什么是有效质量，引入有效质量的意义何在？有效质量与惯性质量的区别是什么？2．说明元素半导体Si 、 Ge中主要掺杂杂质及其作用？3．说明费米分布函数和玻耳兹曼分布函数的实用范围？4．什么是杂质的补偿，补偿的意义是什么？（四）问答题1．说明为什么不同的半导体材料制成的半导体器件或集成电路其最高工作温度各不相同？要获得在较高温度下能够正常工作的半导体器件的主要途径是什么？（五）计算题1．金刚石结构晶胞的晶格常数为a，计算晶面（ 100）、（ 110）的面间距和原子面密度。

《半导体物理学》期末考试试卷(A卷)-往届

赣南师范学院2010–2011学年第一学期期末考试试卷（A 卷）开课学院：物电学院课程名称：半导体物理学考试形式：闭卷，所需时间：120分钟注意事项：1、教师出题时请勿超出边界虚线；2、学生答题前将密封线外的内容填写清楚，答题不得超出密封线；3、答题请用蓝、黑钢笔或圆珠笔。

一、填空题（共30分，每空1分）1、半导体中有和两种载流子，而金属中只有一种载流子。

2、杂质原子进入材料体内有很多情况，常见的有两种，它们是杂质和杂质。

3、根据量子统计理论，服从泡利不相容原理的电子遵从费米统计率，对于能量为E 的一个量子态，被一个电子占据的概率为()f E ，表达式为，()f E 称为电子的费米分布函数，它是描写的一个统计分布函数。

当0F E E k T ->>时，费米分布函数转化为()B f E ，表达式为，()B f E 称为电子的玻尔兹曼分布函数。

在0F E E k T ->>时，量子态被电子占据的概率很小，这正是玻尔兹曼分布函数适用的范围。

费米统计率与玻尔兹曼统计率的主要差别在于，而在0F E E k T ->>的条件下，该原理失去作用，因而两种统计的结果变成一样了。

4、在一定温度下，当没有光照时，一块n 型半导体中，为多数载流子，是少数载流子，电子和空穴的浓度分别为0n 和0p ，则0n 和0p 的关系为，当用g h E ν>>（该半导体禁带宽度）的光照射该半导体时，光子就能把价带电子激发到导带上去，此时会产生，使导带比平衡时多出一部分电子n ，价带比平衡时多出一部分空穴p ，n 和p 的关系为，这时把非平衡电子称为非平衡载流子，而把非平衡空穴称为非平衡载流子。

在一般小注入情况下，在半导体材料中，非平衡载流子带来的影响可忽略，原因是，而非平衡载流子却往往起着重要作用，原因是。

5、非平衡载流子的复合，就复合的微观机构讲，大致可分为两种，直接复合和间接复合，直接复合是指，间接复合是指。

《半导体物理学》期末考试试卷参考答案(A卷)-往届

赣南师范学院第1页共2页2010–2011学年第一学期期末考试参考答案（A 卷）开课学院：物电学院课程名称：半导体物理学考试形式：闭卷，所需时间：120分钟注意事项：1、教师出题时请勿超出边界虚线；2、学生答题前将密封线外的内容填写清楚，答题不得超出密封线；3、答题请用蓝、黑钢笔或圆珠笔。

一、填空题（共30分，每空1分） 1、电子空穴电子 2、替位式间隙式 3、 01()1exp()Ff E E E k T=-+ 在热平衡状态下，电子在允许的量子态上如何分布0()F E E k TB f E e--= 前者受泡利不相容原理的限制4、电子空穴 00n p 电子-空穴对 n p = 多数少数多数注入的非平衡多数载流子浓度比平衡时的多数载流子浓度小得多少数注入的非平衡少数载流子浓度比平衡时的少数载流子浓度大得多5、电子在导带和价带之间的直接跃迁，引起电子和空穴的直接复合电子和空穴通过禁带的能级（复合中心）进行复合发射光子发射声子将能量给予其它载流子，增加它们的动能6、半导体表面非平衡载流子浓度比内部高扩散扩散漂移漂移二、选择题（共10分，每题2分） 1、A 2、B 3、D 4、C 5、B 三、计算题（共60分）一、1、解：（1）因为n p nq pq σμμ=+，又2i np n =，所以22i n p i n nq q n n σμμ=+≥=根据不等式的性质，当且仅当n nq μ＝2i p n q nμ时，上式取等。

解得：1/2()p i nn n μμ=，即此时电导率σ最小。

相应地，此时21/2()i n ipn p n nμμ==（2）对本征Ge ：13192()2.510 1.610(19003800)2.2810(/)i i n p n q S cm σμμ--=+ =⨯⨯⨯⨯+ =⨯在最小电导率条件下：min 1319((2(2.510)(1.610)/n p i n q n q n S cm σμμ--2=+ =2 =⨯⨯⨯⨯ =2.12⨯10()（3）当材料的电导率等于本征电导率时，有：00()n p i n p n q p q n q μμμμ+=+即：200()i n p i n p n n q q n q n μμμμ+=+整理得:2200()0n i n p ip n n n n μμμμ-++=解得:0nn =带入数据得：00()2i i n n n n ==舍或赣南师范学院考试卷（ A 卷）第2页共2页∴1330 1.2510/2in n cm ==⨯ 213300510/i n p cm n ==⨯显然，此材料是p 型材料。

半导体物理学试题及答案

半导体物理学试题及答案(总6页) --本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--半导体物理学试题及答案半导体物理学试题及答案(一) 一、选择题1、如果半导体中电子浓度等于空穴浓度，则该半导体以( A )导电为主;如果半导体中电子浓度大于空穴浓度，则该半导体以( E )导电为主;如果半导体中电子浓度小于空穴浓度，则该半导体以( C )导电为主。

A、本征B、受主C、空穴D、施主E、电子2、受主杂质电离后向半导体提供( B )，施主杂质电离后向半导体提供( C )，本征激发向半导体提供( A )。

A、电子和空穴B、空穴C、电子3、电子是带( B )电的( E );空穴是带( A )电的( D )粒子。

A、受主B、深C、浅D、复合中心E、陷阱5、 MIS结构发生多子积累时，表面的导电类型与体材料的类型( A )。

A、变大，变小 ;B、变小，变大;C、变小，变小;D、变大，变大。

A、大于1/2B、小于1/2C、等于1/2D、等于1E、等于09、如图所示的P型半导体MIS结构的C-V特性图中，AB段代表( A)，CD段代表( B )。

A、多子积累B、多子耗尽C、少子反型D、平带状态10、金属和半导体接触分为：( B )。

A、整流的肖特基接触和整流的欧姆接触B、整流的肖特基接触和非整流的欧姆接触C、非整流的肖特基接触和整流的欧姆接触D、非整流的肖特基接触和非整流的欧姆接触11、一块半导体材料，光照在材料中会产生非平衡载流子，若光照忽然停止t?后，其中非平衡载流子将衰减为原来的( A )。

半导体物理期末考试试卷及答案解析

---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 半导体物理期末考试试卷及答案解析------------------------------装---------------------------------------------订----------------------------------------线----------------------------------------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）题号一二三四五六七总分得分阅卷人学号答题勿超装订线姓名专业年级一、选择题（每小题 2 分，共 20 分）得分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 gc (E) ，电子占据能级 E 的几率为 fB (E) ，则导带电子浓度为( )。

A. gc (E) fB ( E )B. gc (E) fB ( E ) dE4. 简并半导体是指( )的半导体。

Ec′∫ C. Ec gc (E)dE∫ ( ) Ec′D. Ec gc (E) fB E dEA. (Ec －EF)或(EF-Ev)≤0 B. (Ec－EF)或(EF-Ev)≥0C. 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5.1/ 14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( )。

半导体物理学试题库完整(2020年九月整理).doc

一．填空题1．能带中载流子的有效质量反比于能量函数对于波矢的_________.引入有效质量的意义在于其反映了晶体材料的_________的作用。

（二阶导数.内部势场）2．半导体导带中的电子浓度取决于导带的_________（即量子态按能量如何分布）和_________（即电子在不同能量的量子态上如何分布）。

（状态密度.费米分布函数）3．两种不同半导体接触后, 费米能级较高的半导体界面一侧带________电.达到热平衡后两者的费米能级________。

（正.相等）4．半导体硅的价带极大值位于空间第一布里渊区的中央.其导带极小值位于________方向上距布里渊区边界约0.85倍处.因此属于_________半导体。

（[100]. 间接带隙）5．间隙原子和空位成对出现的点缺陷称为_________；形成原子空位而无间隙原子的点缺陷称为________。

（弗仑克耳缺陷.肖特基缺陷）6．在一定温度下.与费米能级持平的量子态上的电子占据概率为_________.高于费米能级2kT能级处的占据概率为_________。

（1/2.1/1+exp(2)）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）10. 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________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_________和纤锌矿等两种晶格结构。

半导体物理学期末总复习

▪ 共有化运动
Si原子的能级
▪ 电子的能级是量子化的
n=3 四个电子
n=2 8个电子
+14
n=1
H
2个电子
Si
原子的能级的分裂
▪ 孤立原子的能级 4个原子能级的分裂
原子的能级的分裂
▪ 原子能级分裂为能带
半导体的能带结构
导带 Eg
价带
价带：0K条件下被电子填充的能量的能带导带：0K条件下未被电子填充的能量的能带带隙：导带底与价带顶之间的能量差
热平衡状态
▪ 在一定温度下，载流子的产生和载流子的复合建立起一动态平衡，这时的载流子称为热平衡载流子。
▪ 半导体的热平衡状态受温度影响，某一特定温度对应某一特定的热平衡状态。
▪ 半导体的导电性受温度影响剧烈。
态密度的概念
▪ 能带中能量 E 附近每单位能量间隔内的量子态
数。 ▪ 能带中能量为 E （E dE）无限小的能量间隔内
半导体物理学
一．半导体中的电子状态二．半导体中杂质和缺陷能级三．半导体中载流子的统计分布四．半导体的导电性五．非平衡载流子六．pn结七．金属和半导体的接触八．半导体表面与MIS结构九．半导体的光学性质和光电与发光现象
晶体结构
▪ 半导体的晶格结构和结合性质 ▪ 半导体中的电子状态和能带 ▪ 半导体中的电子运动和有效质量 ▪ 本征半导体的导电机构 ▪ 空穴 ▪ 回旋共振 ▪ 硅和锗的能带结构 ▪ III－V族化合物半导体的能带结构 ▪ II－VI族化合物半导体的能带结构
k0T
k0T
k0T
k0T
玻尔兹曼分布函数
▪ 导带中电子分布可用电子的玻尔兹曼分布函数描写（绝大多数电子分布在导带底）；价带中的空穴分布可用空穴的玻尔兹曼分布函数描写（绝大多数空穴分布在价带顶）

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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1014cm3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
1.1 1015 cm
3 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550K ，则杂质半导体费米能级的位置（I ）。

（已知：室温下，n i 1010 cm 3 ；550K时，n i 1017 cm 3 ）
A. 电子和空穴
B. 空穴
C. 电子
D. 1014cm 3
E. 1015 cm 3
F. 1.1 1015 cm 3
G. 高于E i H. 低于E i I.等于E i
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n0 p0（D）n i2，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）n i2。

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. V S
k 0T ln
N A B. V S 2k 0T N A q
n i
q
ln
n i
C. V S
k 0
T
ln N D
D. V S
2k 0
T
ln
N
D
q
n i
q n i
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 F小的量子态被电子占据的概率为
100%，如果温度大于热力学温度零度时，能量比E F小的量子态被
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n1350cm2 / V s ，
p500cm2 / V s ，且认为不随掺杂而变化。

已知q 1.6 1019C，本征载流子浓度 n i1010 cm 3，硅的原子密度为 510 22 cm 3，N c N v1019 cm 3， k0T 0.026eV ，ln 200 5.3。

（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 E C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） i
1
1 3.38 105
cm
i
n i q n
p
.（2 分）
（2）杂质浓度为 N D
5 10 22 cm 3 10
6 5 1016 cm 3 ，由于杂质全部
电离，所以 n 0
N D
5 101
6 cm 3 ， p 0 n i 2 2 103 cm 3 。

n 0
.
（ 4
分）
（3） n 0 N c exp
E C E F
， E F E C k 0T ln N c E C 0.1378eV ，
k 0T n 0
所以费米能级在 E C 下方 0.1378eV 处。

. （ 2
分）
E c E F
E v
. （2
分）
（4）
1 n 0q n n i
n
p
5
.（2 分）
n 0
2.74 10 i
1 n i q np
n
2. 室温下， n 型硅样品中，掺杂浓度 N D 1016 cm 3 。

光均匀照射 Si 样品
上，电子 - 空穴对的产生率为 1.25 10 20 cm 3 s 1 ，样品寿命为 8 s 。

计算无光照和有光照的电导率。

其中，已知 q
1.6 10 19C ，
n 1350cm 2
/V s
， p 500cm 2 / V s 。

（8 分）
解：
室温下，杂质全部电离， n 0
N D 。

无光照：
0n0 q n1016 cm 3 1.6 10 19 C 1350cm2 /V s 2.16c m 1
.（3 分）有光照：
p g 1.25 10 20 cm 3 s 1 8 10 6 s 1 1015 cm 3
0 pq n p
.（2分）
2.16cm 2.16cm 1
1 1015 cm 1.6 10 19 C 1350 500 cm
2 /V s 1 0.296cm 1
2.456cm 1
.（3 分）
3.室温下，施主浓度为 1.0 1016 cm 3的n型硅Si与铝Al形成金属与半导
体接触， Al 的功函数为4.30eV，Si 的电子亲和能为4.05eV。

已知， N c1019 cm 3， k0T 0.026eV ，ln 1000 6.9 。

（1）计算硅 Si 的功函数。

（2）试画出理想情况下金属- 半导体接触的能带图，并标明半导
体表面势 V S的数值。

（3）判断金属 - 半导体接触形成阻挡层还是反阻挡层。

（12 分）
解：
（1）室温下，杂质全部电离，n0N D。

n0
E n
N D，E n N c 0.18eV. （2 分）N c exp k0T ln
k0T n0
W s E n 4.05eV 0.18eV 4.23eV （ 2 分）（2）半导体表面势V s W s W m 0.07V （ 2 分）
q
（ 4 分）
（3）形成电子阻挡层。

（2分）
4.如图所示，为 P 型半导体 MIS结构形成的能带图。

（1）画出对应的电荷分布图。

（2）判断其表面空间电荷层的状态（多子积累、少子耗尽、少子反型）。

（8 分）
解：（1）
Q G
x
x
dm
O x
Q n
（ 6 分）
（ 2）少子反型（2分）。

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