2019半导体物理试卷-A卷答案
《半导体物理学》试题与及答案
练习1-课后习题7
第二章 半导体中杂质和缺陷能级
锑化铟的禁带宽度E g = 0.18 e V ，相对介电常数 εr = 17 ，电子的 有效质量mn∗ = 0.015 m0， m 0为电子的惯性质量，求 ⅰ）施主杂质的电离能， ⅱ）施主的弱束缚电子基态轨道半径。
解：
练习2
第二章 半导体中杂质和缺陷能级
所以样品的电导率为： q(n0 n p0 p )
代入数据得，电导率为2.62 ×1013S/cm 所以，电场强度 E J 1.996103 mA / cm
作业-课后习题2
第四章 半导体的导电性
试计算本征Si 在室温时的电导率，设电子和空穴迁移率分别为1450cm2/V·S 和500cm2/V·S。当掺入百万分之一的As 后，设杂质全部电离，试计算其电 导率。比本征Si 的电导率增大了多少倍？（ni=1.5×1010cm-3; Si原子浓度为 =5.0×1022cm-3,假定掺杂后电子迁移率为900cm2/V·S)
m0为电子惯性质量，k1=1/2a; a=0.314nm。试求： （1）禁带宽度； （2）导带底电子有效质量； （3）价带顶电子有效质量； （4）价带顶电子跃迁到导带底时准动量的变化。
练习2-课后习题2
第一章 半导体中的电子状态
2.晶格常数为0.25nm的一维晶格，当外加102V/m和107V/m 的电 场时，试分别计算电子自能带底运动到能带顶所需的时间。
所以，300k时，
nT 300
(1.05 1019
5.7
1018 )
exp(
0.67 1.61019 21.381023 300)
1.961013cm3
77k时，
成电半导体物理期末考试试卷A及参考答案
成电半导体物理期末考试试卷A及参考答案一、选择填空（22分）1、在硅和锗的能带结构中，在布里渊中心存在两个极大值重合的价带，外面的能带（ B ），对应的有效质量（ C ），称该能带中的空穴为( E )。
A. 曲率大；B. 曲率小；C. 大；D. 小；E. 重空穴；F. 轻空穴2、如果杂质既有施主的作用又有受主的作用，则这种杂质称为（F ）。
A. 施主B. 受主C.复合中心D.陷阱 F. 两性杂质3、在通常情况下，GaN呈（ A ）型结构，具有（ C ），它是（F ）半导体材料。
A. 纤锌矿型；B. 闪锌矿型；C. 六方对称性；D. 立方对称性；E.间接带隙；F. 直接带隙。
4、同一种施主杂质掺入甲、乙两种半导体，如果甲的相对介电常数εr是乙的3/4，m n*/m0值是乙的2倍，那么用类氢模型计算结果是（ D ）。
A.甲的施主杂质电离能是乙的8/3，弱束缚电子基态轨道半径为乙的3/4B.甲的施主杂质电离能是乙的3/2，弱束缚电子基态轨道半径为乙的32/9C.甲的施主杂质电离能是乙的16/3，弱束缚电子基态轨道半径为乙的8/3D.甲的施主杂质电离能是乙的32/9，的弱束缚电子基态轨道半径为乙的3/85、.一块半导体寿命τ=15µs，光照在材料中会产生非平衡载流子，光照突然停止30µs后，其中非平衡载流子将衰减到原来的（C ）。
A.1/4 ； B.1/e ； C.1/e2； D.1/26、对于同时存在一种施主杂质和一种受主杂质的均匀掺杂的非简并半导体，在温度足够高、n i>> /N D-N A/ 时，半导体具有（ B ）半导体的导电特性。
A. 非本征 B.本征7、在室温下，非简并Si中电子扩散系数Dｎ与ＮＤ有如下图（C ）所示的最恰当的依赖关系：ＤｎＤｎＤｎＤｎ8、在纯的半导体硅中掺入硼，在一定的温度下，当掺入的浓度增加时，费米能级向（A ）移动；当掺杂浓度一定时，温度从室温逐步增加，费米能级向( C )移动。
半导体物理试题库及答案
半导体物理试题库及答案一、单项选择题1. 半导体材料中，导带和价带之间的能量差称为（）。
A. 能带间隙B. 费米能级C. 载流子浓度D. 电子亲和能答案：A2. 在半导体中，电子从价带跃迁到导带所需的最小能量称为（）。
A. 能带间隙B. 费米能级C. 载流子浓度D. 电子亲和能答案：A3. 半导体材料的导电性主要取决于（）。
A. 原子核B. 电子C. 空穴D. 离子答案：B4. 在半导体中，电子和空穴的复合会导致（）。
A. 发光B. 发热C. 电导增加D. 电导减少答案：A5. 半导体的掺杂可以改变其（）。
A. 颜色B. 密度C. 导电性D. 硬度答案：C二、多项选择题1. 半导体材料可以分为以下哪些类型？（）A. 元素半导体B. 化合物半导体C. 合金半导体D. 有机半导体答案：ABCD2. 以下哪些因素会影响半导体的导电性？（）A. 温度B. 掺杂浓度C. 光照D. 压力答案：ABCD3. 在半导体物理中，以下哪些是描述半导体特性的重要参数？（）A. 载流子浓度B. 迁移率C. 能带间隙D. 电子亲和能答案：ABCD三、判断题1. 半导体的导电性介于导体和绝缘体之间。
（）答案：正确2. 半导体材料的能带间隙越大，其导电性越好。
（）答案：错误3. 掺杂可以增加半导体的载流子浓度，从而提高其导电性。
（）答案：正确4. 半导体中的电子和空穴是实际存在的粒子。
（）答案：错误5. 半导体材料的导电性只受温度影响。
（）答案：错误四、简答题1. 简述半导体的能带理论。
答案：半导体的能带理论描述了固体材料中电子的能量状态。
在半导体中，电子的能量状态被分为不同的能带，主要包括价带和导带。
价带中的电子是束缚态，而导带中的电子是自由态，可以参与导电。
能带间隙是指导带底部和价带顶部之间的能量差，它决定了半导体的导电性。
2. 什么是p型半导体和n型半导体？答案：p型半导体是指通过掺杂受主杂质（如硼）而形成的半导体，其中空穴是主要的载流子。
半导体物理课后习题解答
半导体物理习题解答1－1．（P 32）设晶格常数为a 的一维晶格，导带极小值附近能量E c （k ）和价带极大值附近能量E v （k ）分别为：E c (k)=0223m k h +022)1(m k k h -和E v (k)= 0226m k h －0223m k h ；m 0为电子惯性质量，k 1＝1/2a ；a ＝0.314nm 。
试求： ①禁带宽度；②导带底电子有效质量； ③价带顶电子有效质量；④价带顶电子跃迁到导带底时准动量的变化。
[解] ①禁带宽度Eg根据dk k dEc )(＝0232m kh ＋012)(2m k k h -＝0；可求出对应导带能量极小值E min 的k 值：k min ＝143k ，由题中E C 式可得：E min ＝E C (K)|k=k min =2104k m h ； 由题中E V 式可看出，对应价带能量极大值Emax 的k 值为：k max ＝0；并且E min ＝E V (k)|k=k max ＝02126m k h ；∴Eg ＝E min －E max ＝021212m k h ＝20248a m h ＝112828227106.1)1014.3(101.948)1062.6(----⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯＝0.64eV ②导带底电子有效质量m n0202022382322m h m h m h dk E d C =+=；∴ m n ＝022283/m dk E d h C= ③价带顶电子有效质量m ’2226m h dk E d V -=，∴0222'61/m dk E d h m Vn -== ④准动量的改变量h △k ＝h (k min -k max )= ah k h 83431=[毕]1－2．（P 33）晶格常数为0.25nm 的一维晶格，当外加102V/m ，107V/m 的电场时，试分别计算电子自能带底运动到能带顶所需的时间。
[解] 设电场强度为E ，∵F =hdtdk=q E （取绝对值） ∴dt =qE h dk∴t=⎰tdt 0=⎰a qE h 21dk =aqE h 21代入数据得： t ＝E⨯⨯⨯⨯⨯⨯--1019-34105.2106.121062.6＝E 6103.8-⨯（s ）当E ＝102 V/m 时，t ＝8.3×10－8（s ）；E ＝107V/m 时，t ＝8.3×10－13（s ）。
半导体物理试卷解答
物理学院《半导体物理》试卷一、名词解释（3’Ｘ10）1空穴：价带顶电子激发到导带底后带顶附近出现的空的量子态称为空穴。
波矢k态未被电子占据时，其它所有价带电子的导电行为，等效于一个带正电荷e，具有正有效质量m p 的准粒子的导电行为。
2间接带隙半导体：导带底与价带顶在不同k方向。
或间接带隙半导体材料导带最小值（导带底）和价带最大值（价带顶）在k空间中不同位置。
3. 施主杂质、施主能级：解：施主杂质：Ⅴ族原子向晶体提供多余不配对电子（电子可动），并同时成为带正电离子（不可动正电中心）的杂质。
或是在硅中掺入V族元素杂质（如磷P，砷As，锑Sb等）后，这些V族杂质替代了一部分硅原子的位置，但由于它们的外层有5个价电子，其中4个与周围硅原子形成共价键，多余的一个价电子便成了可以导电的自由电子，这样一个V族杂质原子可以向半导体硅提供一个自由电子而本身成为带正电的离子，把这种杂质称为施主杂质；若在硅中掺入III族元素杂质，（如硼B，铝Al，镓Ga，铟In等），这些III族杂质原子在晶体中替代了一部分硅原子的位置，由于它们的最外层只有3个价电子，在与硅原子形成共价键时产生一个空穴，这样一个III族杂质原子可以向半导体硅提供一个空穴，而本身接受一个电子成为带负电的离子，把这种杂质称为受主杂质。
4缺陷能级杂质能级解：实际半导体材料晶格中，存在着偏离理想情况的各种现象。
(1) 原子并不是静止在具有严格周期性的晶格的格点位置上，而是在其平衡位置附近振动；(2)半导体材料并不是纯净的，而且含有若干杂质，即在半导体晶格存在着与组成半导体材料的元素不同的其它化学元素的原子；(3)实际的半导体晶格结构并不是完整无缺的，而存在着各种形式的缺陷。
（a）点缺陷，如空位，间隙原子；（b）线缺陷，如位错；（c）面缺陷，如层错，多晶体中的晶粒间界等。
由于杂质和缺陷的存在，会使严格按周期性排列的原于所产生的周期性势场受到破坏，有可能在禁带中引入允许电子具有的能量状态（即能级）--------杂质能级、缺陷能级。
2019半导体试题19页word
2019级研究生半导体物理学期末考试试题注：卷面满分94分，平时作业及考勤6分，满分100分一、 解释下列物理概念：（每题3分，共30分）1. p15空穴:空的量子态;将价带电子的导电作用等效为带正电荷的准粒子的导电作用; 空穴的主要特征： A 、荷正电：+q ； B 、空穴浓度表示为p （电子浓度表示为n ）； C 、E P =-E n D 、m P *=-m n *，在半导体中存在两种载流子：（1）电子；（2）空穴；而在本征半导体中，n=p 。
价带内k e 态空出时，价带的电子产生的总电流，就如同一个带正电荷q 的粒子以k e 状态的电子速度V （k e ）运动时所产生的电流,称这个带正电的粒子为空穴。
空穴：带正电的导电载流子，是价电子脱离原子束缚后形成的电子空位，对应价带中的电子空位.电子和空穴共同参与半导体的导电。
在价带顶附近空穴的有效质量为正的恒量。
空穴的有效质量记为 m p *外面的能带曲率小，对应的有效质量大，称该能带中的空穴为重空穴 ，(m p *)h 。
内能带的曲率大，对应的有效质量小，称此能带中的空穴为轻空穴，（m p *)l 。
价带附近的空状态，称为空穴。
可以把它看成是一个携带电荷（+q)、以与空状态相对应的电子速度运动的粒子。
空穴具有正的有效质量。
2 .p48 等电子陷阱: 固体中的等电子杂质以短程作用为主的俘获电子或空穴所形成的束缚态。
所谓等电子杂质系指与点阵中被替代的原子处于周期表中同一族的其他原子。
例如 GaP 中取代P 位的N 或Bi 原子。
等电子杂质本身是电中性的,但由于它与被替代的原子有不同的电负性和原子半径，这些差异会产生以短程作用为主的杂质势，可以俘获电子(或空穴)。
当这种杂质势的绝对值大于电子(或空穴)所处的能带的平均带宽或电子的有效“动能”时，能带中的电子（或空穴）便可能被等电子杂质所俘获并造成电子（或空穴）束缚态。
相对于点阵原子而言，通常电负性大的等电子杂质形成电子束缚态，反之形成空穴束缚态。
半导体物理学习题答案（有目录）
半导体物理学习题答案（有目录）半导体物理习题解答目录1－1．（P32）设晶格常数为a的一维晶格，导带极小值附近能量E c（k）和价带极大值附近能量E v（k）分别为： (2)1－2．（P33）晶格常数为0.25nm的一维晶格，当外加102V/m，107V/m的电场时，试分别计算电子自能带底运动到能带顶所需的时间。
(3)3－7．（P81）①在室温下，锗的有效状态密度Nc＝1.05×1019cm－3，Nv＝5.7×1018cm－3，试求锗的载流子有效质量mn*和mp*。
(3)3－8．（P82）利用题7所给的Nc和Nv数值及Eg＝0.67eV，求温度为300k和500k时，含施主浓度ND＝5×1015cm-3，受主浓度NA＝2×109cm-3的锗中电子及空穴浓度为多少？ (4)3－11．（P82）若锗中杂质电离能△ED＝0.01eV，施主杂质浓度分别为ND＝1014cm-3及1017cm-3，计算(1)99%电离，(2)90%电离，(3)50%电离时温度各为多少？ (5)3－14．（P82）计算含有施主杂质浓度ND＝9×1015cm-3及受主杂质浓度为1.1×1016cm-3的硅在300k 时的电子和空穴浓度以及费米能级的位置。
(6)3－18．（P82）掺磷的n型硅，已知磷的电离能为0.04eV，求室温下杂质一般电离时费米能级的位置和磷的浓度。
(7)3－19．（P82）求室温下掺锑的n型硅，使EF＝(EC＋ED)/2时的锑的浓度。
已知锑的电离能为0.039eV。
(7)3－20．（P82）制造晶体管一般是在高杂质浓度的n型衬底上外延一层n型的外延层，再在外延层中扩散硼、磷而成。
①设n型硅单晶衬底是掺锑的，锑的电离能为0.039eV，300k时的EF位于导带底下面0.026eV处，计算锑的浓度和导带中电子浓度。
(8)4－1．（P113）300K时，Ge的本征电阻率为47Ω.cm，如电子和空穴迁移率分别为3900cm2/V.S和1900cm2/V.S，试求本征Ge的载流子浓度。
《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 。
电子科技大学半导体物理期末考试试卷a试题答案..讲解学习
电子科技大学半导体物理期末考试试卷a试题答案..讲解学习电子科技大学二零九至二零一零学年第一学期期末考试半导体物理课程考试题 A 卷（ 120分钟）考试形式：闭卷考试日期 2010年元月 18日课程成绩构成：平时 10 分，期中 5 分，实验 15 分，期末 70 分一、选择题（共25分，共 25题，每题1 分）A ）的半导体。
A. 不含杂质和缺陷B. 电阻率最高C. 电子密度和空穴密度相等D. 电子密度与本征载流子密度相等2、如果一半导体的导带中发现电子的几率为零，那么该半导体必定（ D ）。
A. 不含施主杂质B. 不含受主杂质C. 不含任何杂质D. 处于绝对零度3、对于只含一种杂质的非简并n 型半导体，费米能级E F 随温度上升而（ D ）。
A. 单调上升B. 单调下降C. 经过一个极小值趋近EiD. 经过一个极大值趋近Ei4、如某材料电阻率随温度上升而先下降后上升，该材料为（ C ）。
A. 金属B. 本征半导体C. 掺杂半导体D. 高纯化合物半导体5、公式*/m q τμ=中的τ是半导体载流子的（ C ）。
A. 迁移时间 B. 寿命 C. 平均自由时间 D. 扩散时间6、下面情况下的材料中，室温时功函数最大的是（ A ） A. 含硼1×1015cm -3的硅 B. 含磷1×1016cm -3的硅 C. 含硼1×1015cm -3，磷1×1016cm -3的硅 D. 纯净的硅7、室温下，如在半导体Si 中，同时掺有1×1014cm -3的硼和1.1×1015cm -3的磷，则电子浓度约为（ B ），空穴浓度为（ D ），费米能级为（G ）。
将该半导体由室温度升至570K ，则多子浓度约为（ F ），少子浓度为（ F ），费米能级为（ I ）。
（已知：室温下，n i ≈1.5×1010cm -3；570K 时，n i ≈2×1017cm -3）A 、1×1014cm -3B 、1×1015cm -3C 、1.1×1015cm -3D 、2.25×105cm -3E 、1.2×1015cm -3F 、2×1017cm -3G 、高于EiH 、低于EiI 、等于Ei8、最有效的复合中心能级位置在（D ）附近；最有利陷阱作用的能级位置在（ C ）附近，常见的是（ E ）陷阱。
《半导体物理学》期末考试试卷(A卷)-往届
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 电子 和 空穴 两种载流子，而金属中只有 电子 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 替代式 杂质和间隙式 杂质。
1、 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 在热平衡状态下，电子在允许的量子态上如何分布 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 前者受泡利不相容原理的限制 ，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， 电子 为多数载流子， 空穴 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 大于 ，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 电子空穴对 ，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 多数 载流子，而把非平衡空穴称为非平衡 少数 载流子。
在一般小注入情况下，在半导体材料中，非平衡 多数 载流子带来的影响可忽略，原因是 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 ，而非平衡 少数 载流子却往往起着重要作用，原因是 2、 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。
电子科技大学半导体物理期末考试试卷a试题答案..讲解学习
电子科技大学二零 九 至二零 一零 学年第 一 学期期 末 考试半导体物理 课程考试题 A 卷 （ 120分钟） 考试形式： 闭卷 考试日期 2010年 元月 18日课程成绩构成：平时 10 分， 期中 5 分， 实验 15 分， 期末 70 分一、选择题（共25分，共 25题，每题1 分）A ）的半导体。
A. 不含杂质和缺陷B. 电阻率最高C. 电子密度和空穴密度相等D. 电子密度与本征载流子密度相等2、如果一半导体的导带中发现电子的几率为零，那么该半导体必定（ D ）。
A. 不含施主杂质B. 不含受主杂质C. 不含任何杂质D. 处于绝对零度3、对于只含一种杂质的非简并n 型半导体，费米能级E F 随温度上升而（ D ）。
A. 单调上升B. 单调下降C. 经过一个极小值趋近EiD. 经过一个极大值趋近Ei4、如某材料电阻率随温度上升而先下降后上升，该材料为（ C ）。
A. 金属 B. 本征半导体 C. 掺杂半导体 D. 高纯化合物半导体5、公式*/m q τμ=中的τ是半导体载流子的（ C ）。
A. 迁移时间 B. 寿命 C. 平均自由时间 D. 扩散时间6、下面情况下的材料中，室温时功函数最大的是（ A ） A. 含硼1×1015cm -3的硅 B. 含磷1×1016cm -3的硅 C. 含硼1×1015cm -3，磷1×1016cm -3的硅 D. 纯净的硅7、室温下，如在半导体Si 中，同时掺有1×1014cm -3的硼和1.1×1015cm -3的磷，则电子浓度约为（ B ），空穴浓度为（ D ），费米能级为（ G ）。
将该半导体由室温度升至570K ，则多子浓度约为（ F ），少子浓度为（ F ），费米能级为（ I ）。
（已知：室温下，n i ≈1.5×1010cm -3；570K 时，n i ≈2×1017cm -3）A 、1×1014cm -3B 、1×1015cm -3C 、1.1×1015cm -3D 、2.25×105cm -3E 、1.2×1015cm -3F 、2×1017cm -3G 、高于EiH 、低于EiI 、等于Ei8、最有效的复合中心能级位置在（ D ）附近；最有利陷阱作用的能级位置在（ C ）附近，常见的是（ E ）陷阱。
半导体物理试卷a答案
一、名词解释（本大题共5题每题4分，共20分）1. 受主能级：通过受主掺杂在半导体的禁带中形成缺陷能级。
正常情况下，此能级为空穴所占据，这个被受主杂质束缚的空穴的能量状态称为受主能级。
2. 直接复合：导带中的电子越过禁带直接跃迁到价带，与价带中的空穴复合，这样的复合过程称为直接复合。
3. 空穴：当满带顶附近产生P0个空态时，其余大量电子在外电场作用下所产生的电流，可等效为P0个具有正电荷q和正有效质量m p，速度为v(k)的准经典粒子所产生的电流，这样的准经典粒子称为空穴。
4. 过剩载流子：在光注入、电注入、高能辐射注入等条件下，半导体材料中会产生高于热平衡时浓度的电子和空穴，超过热平衡浓度的电子△n=n-n0和空穴△p=p-p0称为过剩载流子。
5.费米能级、化学势答：费米能级与化学势：费米能级表示等系统处于热平衡状态，也不对外做功的情况下，系统中增加一个电子所引起系统自由能的变化，等于系统的化学势。
处于热平衡的系统有统一的化学势。
这时的化学势等于系统的费米能级。
费米能级和温度、材料的导电类型杂质含量、能级零点选取有关。
费米能级标志了电子填充能级水平。
费米能级位置越高，说明较多的能量较高的量子态上有电子。
随之温度升高，电子占据能量小于费米能级的量子态的几率下降，而电子占据能量大于费米能级的量子态的几率增大。
二、选择题（本大题共5题每题3分，共15分）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 ）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. GaN三、填空：（每空2分，共20分）1）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。
半导体物理期末试卷(含部分答案
一、填空题1．纯净半导体Si 中掺V 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．n o p o =n i 2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n o p o 改变否？不变 ；当温度变化时，n o p o 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 qn n 0=μ ，称为 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E F 和E C 的相对位置作为衡量简并化与非简并化的标准，那么 T k E E F C 02>- 为非简并条件； T k E E F C 020≤-< 为弱简并条件； 0≤-F C E E 为简并条件。
10．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） 。
2019《半导体物理》期中试题解答-精选文档
微电子与固体电子学院
一、填空题
1.
2.
3.
4. 5. 6.
纯净半导体的霍尔系数 小 于0。若一种半导体材料的霍 尔系数等于0，则该材料的极性是 P 型。 电子在各能量状态上的分布服从 费米分布 的半导体 称为简并半导体，可以采用 波尔兹曼分布 近似描述的 半导体称为非简并半导体。 室温下本征Si的掺入杂质P后，费米能级向 导带 / Ec 移动，若进一步升高温度，费米能级向 Ei /本征费米能 级 / 禁带中心能级 /价带 移动。 半导体回旋共振实验用来测量载流子的 有效质量 。 重掺杂通常会使半导体的禁带宽度变 窄 。 金掺入半导体Si中是一种 深能级 杂质。
7.电子在晶体中的共有化运动指的是电子在晶体各元胞对应点 出现的几率相同 的几率相同。 8. 硅的晶体结构和能带结构分别是 金刚石 型和 间接带隙型。
二、选择题
1.
在常温下，将浓度为1014/cm3 的As 掺入 Si半导体中，该半导体中起主要散射作用 的是 C 。 A. 杂质散射 B. 光学波散射 C. 声学波散射 D. 多能谷散射
nnp / 0 5 . 4 3 1 0 ( / c m ) 0
2 i 1 2 3
掺入硅：
ni<<NA，故该P型材料处于饱和电离区
p N 1 0( / c m ) o A
1 4 3
n np /0 2 . 2 5 1 0 ( / c m ) 0
2 i 6 3
2）半导体器件的稳定工作区应位于其饱和 电离区，以保证其载流子浓度稳定，因此应 选用掺杂的Si材料
三、设半导体有两个价带，带顶均在 k=0处且能量相等，带顶空穴有效质 m m 量有以下关系： 1 2 2 ，试定性画 出两者的E-k关系图。
半导体物理习题答案
第一章半导体中的电子状态例1.证明:对于能带中的电子，K状态和-K状态的电子速度大小相等,方向相反。
即：v(k)= －v(－k)，并解释为什么无外场时，晶体总电流等于零。
解：K状态电子的速度为：（1）同理，－K状态电子的速度则为：（2）从一维情况容易看出：（3）同理有：（4）（5）将式（3）（4）（5）代入式（2）后得：（6）利用（1）式即得：v(－k)= －v(k)因为电子占据某个状态的几率只同该状态的能量有关，即：E(k)=E(－k)故电子占有k状态和-k状态的几率相同，且v(k)=－v(－k)故这两个状态上的电子电流相互抵消，晶体中总电流为零。
例2.已知一维晶体的电子能带可写成：式中，a为晶格常数。
试求：（1）能带的宽度；（2）能带底部和顶部电子的有效质量。
解：（1）由E(k)关系（1）（2）令得：当时，代入（2）得：对应E(k)的极小值。
当时，代入（2）得：对应E(k)的极大值。
根据上述结果，求得和即可求得能带宽度。
故：能带宽度（3）能带底部和顶部电子的有效质量：习题与思考题：1 什么叫本征激发？温度越高，本征激发的载流子越多，为什么？试定性说明之。
2 试定性说明Ge、Si的禁带宽度具有负温度系数的原因。
3 试指出空穴的主要特征。
4 简述Ge、Si和GaAs的能带结构的主要特征。
5 某一维晶体的电子能带为其中E0=3eV，晶格常数a=5×10-11m。
求：（1）能带宽度；（2）能带底和能带顶的有效质量。
6原子中的电子和晶体中电子受势场作用情况以及运动情况有何不同？原子中内层电子和外层电子参与共有化运动有何不同？7晶体体积的大小对能级和能带有什么影响？8描述半导体中电子运动为什么要引入“有效质量”的概念？用电子的惯性质量描述能带中电子运动有何局限性？9 一般来说，对应于高能级的能带较宽，而禁带较窄，是否如此？为什么？10有效质量对能带的宽度有什么影响？有人说：“有效质量愈大，能量密度也愈大，因而能带愈窄。
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. 半导体材料中，电子和空穴的复合过程不会产生以下哪种现象？A. 发光现象B. 产生热量C. 产生光电子D. 产生电子-空穴对答案：D2. 在半导体中，掺杂杂质可以改变半导体的导电类型，以下哪种掺杂会使半导体变成n型半导体？A. 硼（B）B. 磷（P）C. 铝（Al）D. 镓（Ga）答案：B3. 半导体的能带结构中，价带和导带之间的能量差称为：A. 能隙B. 能级C. 能带D. 能带宽度答案：A4. 在半导体中，电子从价带跃迁到导带需要吸收的能量称为：A. 激发能B. 能隙C. 跃迁能D. 电子亲和能答案：A5. PN结形成后，空间电荷区的电场方向是：A. 从P区指向N区B. 从N区指向P区C. 从P区指向P区D. 从N区指向N区答案：A6. 半导体中的霍尔效应是由于：A. 电场引起的B. 磁场引起的C. 温度引起的D. 压力引起的答案：B7. 半导体器件中的肖特基二极管是一种：A. 金属-半导体接触B. 半导体-半导体接触C. 金属-金属接触D. 绝缘体-半导体接触答案：A8. 在半导体中，电子和空穴的复合会导致：A. 电子数增加B. 空穴数增加C. 电子数和空穴数都减少D. 电子数和空穴数都增加答案：C9. 半导体的掺杂浓度增加，其电导率会：A. 增加B. 减少C. 保持不变D. 先增加后减少答案：A10. 半导体的本征激发是指：A. 电子从价带激发到导带B. 电子从导带激发到更高能级C. 电子从金属激发到半导体D. 电子从半导体激发到金属答案：A二、填空题（每题2分，共20分）1. 半导体的导电类型由________决定，n型半导体中多数载流子是________，p型半导体中多数载流子是________。
答案：掺杂杂质；电子；空穴2. 半导体的能带结构中，价带顶和导带底之间的能量差称为________。
答案：能隙3. 半导体中的载流子包括________和________。
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( )。
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2019半导体物理试卷-A 卷答案半导体物理 课程考试题 A 卷 （ 120分钟） 考试形式： 闭卷 考试日期 2010年 元月 18日课程成绩构成：平时 10 分； 期中 5 分； 实验 15 分； 期末 70 分一、选择题（共25分；共 25题；每题1 分）A ）的半导体。
A. 不含杂质和缺陷B. 电阻率最高C. 电子密度和空穴密度相等D. 电子密度与本征载流子密度相等2、如果一半导体的导带中发现电子的几率为零；那么该半导体必定（ D ）。
A. 不含施主杂质B. 不含受主杂质C. 不含任何杂质D. 处于绝对零度3、对于只含一种杂质的非简并n 型半导体；费米能级E F 随温度上升而（ D ）。
A. 单调上升B. 单调下降C. 经过一个极小值趋近EiD. 经过一个极大值趋近Ei4、如某材料电阻率随温度上升而先下降后上升；该材料为（ C ）。
A. 金属 B. 本征半导体 C. 掺杂半导体 D. 高纯化合物半导体5、公式*/m q τμ=中的τ是半导体载流子的（ C ）。
A. 迁移时间 B. 寿命 C. 平均自由时间 D. 扩散时间6、下面情况下的材料中；室温时功函数最大的是（ A ） A. 含硼1×1015cm -3的硅 B. 含磷1×1016cm -3的硅 C. 含硼1×1015cm -3；磷1×1016cm -3的硅 D. 纯净的硅7、室温下；如在半导体Si 中；同时掺有1×1014cm -3的硼和1.1×1015cm -3的磷；则电子浓度约为（ B ）；空穴浓度为（ D ）；费米能级为（ G ）。
将该半导体由室温度升至570K ；则多子浓度约为（ F ）；少子浓度为（ F ）；费米能级为（ I ）。
（已知：室温下；n i ≈1.5×1010cm -3；570K 时；n i ≈2×1017cm -3）A 、1×1014cm -3B 、1×1015cm -3C 、1.1×1015cm -3D 、2.25×105cm -3E 、1.2×1015cm -3F 、2×1017cm -3G 、高于EiH 、低于EiI 、等于Ei8、最有效的复合中心能级位置在（ D ）附近；最有利陷阱作用的能级位置在（ C ）附近；常见的是（ E ）陷阱。
A 、E AB 、E DC 、E FD 、EiE 、少子F 、多子9、MIS 结构的表面发生强反型时；其表面的导电类型与体材料的（ B ）；若增加掺杂浓度；其开启电压将（ C ）。
A 、相同B 、不同C 、增加D 、减少10、对大注入条件下；在一定的温度下；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11、可以由霍尔系数的值判断半导体材料的特性；如一种半导体材料的霍尔系数为负值；该材料通常是（ A ）A 、n 型B 、p 型C 、本征型D 、高度补偿型12、如在半导体中以长声学波为主要散射机构是；电子的迁移率n 与温度的（ B ）。
A 、平方成正比B 、23次方成反比 C 、平方成反比 D 、23次方成正比13、为减少固定电荷密度和快界面态的影响；在制备MOS 器件时通常选择硅单晶的方向为（ A ）。
A 、【100】B 、【111】C 、【110】D 、【111】或【110】 14、简并半导体是指（ A ）的半导体。
A 、(E C -E F )或(E F -E V )≤0B 、(EC -E F )或(E F -E V )≥0C 、能使用玻耳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15、在硅基MOS 器件中；硅衬底和SiO 2界面处的固定电荷是（ B ）；它的存在使得半导体表面的能带（ C ）；在C-V 曲线上造成平带电压（ F ）偏移。
A 、钠离子B 、过剩的硅离子C 、向下D 、向上E 、向正向电压方向；F 、 向负向电压方向谷。
2、n 型硅掺砷后；费米能级向 Ec(上) 移动；如升高材料的工作温度；则费米能级向 Ei(下)移动。
4、复合中心的作用是促进电子和空穴的复合；起有效的复合中心的杂质能级必须位于Ei （禁带中线）；并且对电子和空穴的俘获系数r n 和r p 必须满足 r n ＝r p 。
5、热平衡条件下；半导体中同时含有一种施主杂质和一种受主杂质情况下的电中性条件是＿p 0+n D +=n 0+p A - 。
7、MIS 结构的表面发生强反型时；其表面的导电类型和体材料的导电类型＿相反 （相同或相反）8、在半导体中；如果温度升高；则考虑对载流子的散射作用时；电离杂质散射概率 减小和晶格振动散射概率 增大 。
三、 问答题（共25分；共四题； 6 分＋6分＋6分＋7分）1、在本征半导体中进行有意掺杂各种元素；可改变材料的电学性能。
请解释什么是浅能级杂质、深能级杂质；它们分别影响半导体哪些主要性质；什么是杂质补偿？杂质补偿的意义何在？（本题6分）答：浅能级杂质是指其杂质电离能远小于本征半导体的禁带宽度的杂质。
它们电离后将成为带正电（电离施主）或带负电（电离受主）的离子；并同时向导带提供电子或向价带提供空穴。
它可有效地提高半导体的导电能力。
掺杂半导体又分为n型半导体和p型半导体。
（2分）深能级杂质是指杂质所在的能级位置在禁带中远离导带或价带；在常温下很难电离；不能对导带的电子或价带的空穴的浓度有所贡献；但它可以提供有效的复合中心；在光电子开关器件中有所应用。
（2分）当半导体中既有施主又有受主时；施主和受主将先互相抵消；剩余的杂质最后电离；这就是杂质补偿。
（1分）利用杂质补偿效应；可以根据需要改变半导体中某个区域的导电类型；制造各种器件。
（1分）2、什么是扩散长度、牵引长度和德拜长度；它们由哪些因素决定？。
（本题6分）答：扩散长度指的是非平衡载流子在复合前所能扩散深入样品的平均距离；它由扩散系数和材料的非平衡载流子的寿命决定；即L=（2分）牵引长度是指非平衡载流子在电场E的作用下；在寿命τ时间内所漂移的距离；即=；由电场、迁移率和寿命决定。
（2分）L E Eμτ()德拜长度是德拜研究电介质表面极化层时提出的理论的长度；用来描写正离子的电场所能影响到电子的最远距离。
在半导体中；表面空间电荷层厚度随掺杂浓度、介电常数和表面势等因素而改变；其厚度用一个特征长度即德拜长度L D表示。
它主要由掺杂浓度决定。
掺杂大；L D小。
（2分）3、试说明半导体中电子有效质量的意义和性质；并说明能带底和能带顶、内层电子和外层电子的有效质量的各自特点。
（本题6分）答：有效质量是半导体内部势场的概括。
在讨论晶体中的电子在外力的作用下的运动规律时；只要将内部周期性势场的复杂作用包含在引入的有效质量中；并用它来代替惯性质量；就可以方便地采用经典力学定律来描写。
由于晶体的各向异性；有效质量和惯性质量不一样；它是各向异性的。
(2分)在能带底附近；由于22k E∂∂为正；电子有效质量大于0；(1分)在能带顶部附近；由于22kE∂∂为负；电子有效质量小于0。
(1分)小；有效质量大；(1分)大；有效质量小。
(1分)4、什么叫复合中心？何谓间接复合过程？有哪四个微观过程？试说明每个微观过程和哪些参数有关。
（本题7分） 答：半导体内的杂质和缺陷能够促进复合；称这些促进复合的杂质和缺陷为复合中心；（1分）间接复合：非平衡载流子通过复合中心的复合；（1分）四个微观过程：俘获电子；发射电子；俘获空穴；发射空穴；（1分） 俘获电子：和导带电子浓度和空穴复合中心浓度有关。
（1分） 发射电子：和复合中心能级上的电子浓度。
（1分）俘获空穴：和复合中心能级上的电子浓度和价带空穴浓度有关。
（1分） 发射空穴：和空的复合中心浓度有关。
（1分）四、 计算题（共35分；7＋10＋8＋10；共4题）1、⑴计算本征硅在室温时的电阻率；⑵ 但掺入百万分之一的砷(As)后；如杂质全部电离；计算其电导率比本征硅的电导率增大多少倍。
（本题7分）（电子和空穴的迁移率分别为1350cm 2/(V .s)和500 cm 2/(V .s)；假使在杂质浓度小于1×1017cm -3时电子的迁移率为850 cm 2/(V .s)；n i =1.5×1010cm -3；硅的原子密度为5×1022cm -3。
） 解：（1）)/(1044.4)5001350(106.1105.1)(61910cm S q n i p n i i --⨯=+⨯⨯⨯⨯=∴+=σμμσ （3分）（2）N D =5×1022×10-6=5×1016(cm -3)因为全部电离；所以n 0=N D 。
（1分） 忽略少子空穴对电导率的贡献；所以：)/(8.6850106.110519160cm S q n n=⨯⨯⨯⨯==-μσ 661053.11044.48.6⨯=⨯=∴-i σσ 即电导率增大了153万倍。
（3分）2、有一块足够厚的p 型硅样品；在室温300K 时电子迁移率μn =1200 cm 2/(V .s)；电子的寿命s n μτ10=。
如在其表面处稳定地注入的电子浓度为312107)0(-⨯=∆cm n 。
试计算在离开表面多远地方；由表面扩散到该处的非平衡载流子的电流密度为1.20mA/cm 2。
（表面复合忽略不计）。
（k 0=1.38×10-23J/K ）,q=1.6×10-19C ；k 0T=0.026eV) （ 本题10分） 解：由爱因斯坦关系可得到室温下电子的扩散系数：s m S V cm eeVq T k D n o n /102.31./1200026.0242-⨯=⨯==μ (2 分) 电子的扩散长度 )(1076.11010102.31464m D L n n n ---⨯=⨯⨯⨯==τ (2 分) 非平衡载流子的扩散方程为：dxx n d D x S n n )()(∆-=； 其中(2 分)所以；扩散电流J=Lnxn n n e L n qD x qS -∆=-)0()( (2 分)由上式可得到：⎥⎦⎤⎢⎣⎡∆=n n n JL n qD L x )0(ln (1 分)把312107)0(-⨯=∆cm n ；2/20.1cm mA J =；m L n 41076.1-⨯=；以及Dn 的值代入上式；得到：)(107.8121076.1107102.31106.1ln 1076.1514184194m x -----⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯= (1 分)3、由金属－SiO 2-P 型硅组成的MOS 结构；当外加电场使得半导体表面少数载流子浓度n s 与半导体内部多数载流子浓度p p0相等时作为临界强反型条件。