2021年贵州大学半导体器件物理复习题
1. 画出n型和p型硅衬底上理想的金属-半导体接触（理想金属-半导体接触的含义：金属-半导体界面无界面态，不考虑镜像电荷的作用）的能带图，(a) ?m > ?s, (b) ?m
< ?s. 分别指出该接触是欧姆接触还是整流接触? （要求画出接触前和接触后的能带图）
理想金属--n硅半导体接触前的能带图(
?m > ?s)
理想金属--n硅半导体接触平衡态能带图(?m < ?s)
理想金属--p硅半导体接触平衡态能带图(
?m > ?s )
理想金属--p硅半导体接触平衡态能带图(?m < ?s)
2. 画出Al-SiO2-p型Si衬底组成的MOS结构平衡态的能带图，说明半导体表面状态。Al的电子亲和势?=4.1eV，Si的电子亲和势?=4.05eV。假定栅极-氧化层-衬底无界面态，
氧化层为理想的绝缘层。
半导体表面处于耗尽或反型状态。
3. 重掺杂的p+多晶硅栅极-二氧化硅-n型半导体衬底形成的MOS结构，画出MOS结
构在平衡态的能带图，说明半导体表面状态。假定栅极-氧化层-衬底无界面态，氧化层为
理想的绝缘层。
4. 重掺杂的n+多晶硅栅极-二氧化硅-p型半导体衬底形成的MOS结构，画出MOS结
构在平衡态的能带图，说明半导体表面状态。假定栅极-氧化层-衬底无界面态，氧化层为
理想的绝缘层。 5. 画出能带图，说明MOSFET的DIBL效应。
6. 从能带图的变化说明pnpn结构从正向阻断到正向导通的转换过程。
7. 画出突变pn结正偏及反偏条件下的能带图，要求画出耗尽区及少数载流子扩散区
的准费米能级，说明画法依据。
正偏pn结能带图说明1：在�Cxp处，空穴浓度等于p区空穴浓度，空穴准费米能级
等于p区平衡态费米能级。在耗尽区，空穴浓度下降，但本征费米能级下降，根据载流子
浓度计算公式，可认为空穴浓度的下降是由本征费米能级的下降引起的，而空穴准费米能
级在耗尽区近似为常数。空穴注入n区中性区后，将与电子复合，经过几个扩散长度后，
复合殆尽，最终与n区平衡态费米能级重合。因此空穴准费米能级在n区扩散区内逐渐升高，并最终与EFn合一。同理可说明电子准费米能级的变化趋势。
反偏pn结能带图说明：外加电场加强了空间电荷区的电场，空间电荷增加，空间电
荷区变宽，势垒升高，n区空间电荷区外侧的电子准费米能级的变化几乎为零，在空间电
荷区，电子浓度迅速降低，但由于本征费米能级迅速上升，按照非平衡载流子浓度公式，
电子准费米能级在空间电荷区的变化可忽略不计，在空间电荷区外的P型侧的几个扩散长
度内，电子浓度逐渐升高，最终等于P区的平衡值，因此，电子的准费米能级也逐渐上升，最终与P区的空穴准费米能级合一，同理可解释反偏PN结空穴费米能级的变化。
8. 用能带图说明ESAKI二极管工作原理。
器件工作机理和概念
1. 简述pn结突变空间电荷区近似（耗尽近似）的概念。
提要：冶金界面两边的浓度差―多数载流子扩散―界面n型侧留下不可动的带正电的
电离施主，界面p型侧留下不可动的带负电的电离受主。电离施主和电离受主形成的区域
称为空间电荷区。由电离施主指向电离受主的电场称为自建电场。自建电场对载流子有反
方向的漂移作用。当扩散作用与漂移作用达到动态平衡时，空间电荷区电荷固定，自建电
场的大小固定，接触电势差为定值。
“突变空间电荷区近似”模型认为，由于自建电场的作用，可近似认为空间电荷区内
的自由载流子―电子和空穴被完全“扫出”该区域，只剩下电离受主和电离施主原子，
空间电荷区是一个高阻区，所以空间电荷区又称为耗尽区或阻挡层。此外，空间电荷区的
边界虽然是缓变的，但计算表明过度区很窄，因此，可近似认为空间电荷区边界是突变的。
空间电荷区外是电中性的，与空间电荷区内相比，电阻率很小，可近似为零。这三个近似
条件，称为突变空间电荷区近似或突变耗尽近似。
2.简述pn结空间电荷区的正向复合电流和反向产生电流的成因，它们对pn结的电流
-电压关系有何影响？提要：pn结处于非平衡态时，空间电荷区载流子浓度关系式为
np?ni2.exp(qV/kT)
pn结正偏时，V > 0, np?ni2,耗尽区有电子-空穴复合而形成的复合电流，电流大小
等于
qniW，小的正偏压下，复合电流是pn结的主要电流。 exp(qV/2kT) 2?pn结反偏时，V < 0, np?ni2,耗尽区有电子-空穴产生，产生的电子空穴在电场的作用下形成反向电流，电流大小等于
qniW2?，称为反向产生电流。计算表明，pn结反向产生电流比反向饱和电流大3―4
个
数量级。因此，反向产生电流总是pn结反向电流的主要成分。
3. 导致MOSFET饱和区输出特性曲线ID(VDS)上翘原因有哪些？简述其机理。
沟道长度调制效应(CLM)；漏极电场的诱生势垒降低效应(DIBL)；漏耗尽区的电离倍
增效应(SCBE); 漏极电场对于沟道的静电反馈作用。
4. 比较肖特基二极管和pn结二极管特性的异同。
（1）两种器件的电流输运机构不同，PN结中的电流是由少数载流子的扩散运动决定的，肖特基二级管中的电流是由多数载流子通过热电子发射跃过内建电势差而形成的。（2）肖特基二极管的理想反向饱和电流值比PN结的大几个数量级。（3）肖特基二极管
的有效开启电压低于PN结二极管的有效开启电压。
（4）肖特基二极管的开关时间在皮秒数量级，PN结二极管的开关时间通常在纳秒数
量级。
5．简述双极型晶体管的发射区禁带变窄效应，它对晶体管的电流放大能力有何影响？
当杂质浓度增大时，原子间距缩小，杂质原子的价电子能级相互作用而发生能级分离，当杂质浓度较高时，杂质能级分离为几乎连续的能带，这一能带与半导体的导带相接，使
半导体等效的禁带宽度变窄，发射区平衡少数载流子浓度增大将使基区向发射区的反向注
入增大，使发射结注入效率降低，双极性晶体管增益降低。
6. 画图说明npn晶体管正向有源状态下的载流子输运状况，标注各电流成分，定义
发射结注入效率?、基区输运系数?T。
P81
7. 画出npn晶体管正向有源状态下的非平衡少数载流子分布示意图，并导出晶体管的发射结注入效率
?、基区输运系数?T。
8. 简述MOSFET口袋型掺杂技术及其意义。
9. 简述MOSFET漏极电流饱和机制。
提要：MOSFET的漏端沟道夹断以后，在导电沟道与漏端出现了耗尽高阻区，当漏源电压进一步增大时，电压的增加部分几乎全部降落在耗尽区，沟道电场几乎不变，因而载流子的漂移速度不变，于是，漏极电流几乎为常数，这就是MOSFET的漏端沟道夹断饱和模型。
但对于深亚微米短沟道器件，即使漏源电压较低，沟道电场也很容易达到饱和电场强度，在漏端沟道夹断前，载流子已经达到饱和漂移速度，于是，漏极电流达到饱和，这就是速度饱和导致电流饱和模型。
10. 比较双极型晶体管和MOSFET的基本特性。
（1）MOSFET用栅-源电压Vgs控制漏极电流Id，栅极基本不取电流。双极性晶体管工作时基极总要索取一定的电流。
（2） MOSFET只有多子参与导电。双极性晶体管既有多子又有少子参与导电。
（3）MOSFET 漏极和源极可以互换使用，互换后特性变化不大。双极性晶体管发射极和集电极互换后特性差异很大。
（4）MOSFET跨导很小。双极性晶体管跨导很高。
11. 简述FLASH存储器的工作原理。
闪存的存储单元为三端器件，与场效应管有相同的名称：源极、漏极和栅极。栅极与硅衬底之间有二氧化硅绝缘层，用来保护浮置栅极中的电荷不会泄漏。采用这种结构，使得存储单元具有了电荷保持能力，所以闪存具有记忆能力。
与场效应管一样，闪存也是一种电压控制型器件。NAND型闪存的擦和写均是基于隧道效应，电流穿过浮置栅极与硅基层之间的绝缘层，对浮置栅极进行充电（写数据）或放电（擦除数据）。而NOR型闪存擦除数据仍是基于隧道效应（电流从浮置栅极到硅基层），但在写入数据时则是采用热电子注入方式（电流从浮置栅极到源极）。
12. 简述pn结耗尽层电容和扩散电容的概念。
pn结耗尽层电容：pn结耗尽层厚度随外加电压的变化而变化，从而耗尽层电荷总量也随外加电压的变
化而变化，这种效应类似于电容器的充放电。这就是耗尽层电容。耗尽层两边的中性区类似于平板电容器的两个极板，耗尽层是极板之间的介质，因此，耗尽层电容可用平板电容器公式来计算，单位面积电容等于耗尽层介电常数除以耗尽层厚度，即Cj?常数，W 为耗尽层厚度。
pn结扩散电容：耗尽层外非平衡载流子扩散区内积累的非平衡电荷的总量，随着外加电压的增减而增减，这种电容效应就是扩散电容。以单边突变p+n结为例，n区非平衡空穴扩散区内积累的非平衡空穴电荷的总量为J?,?为非平衡空穴寿命。扩散电容为
C?dQD?d(J?)?qJ?。
ddVdVkT??0，其中，?、?分别半导体的相对介电常数和真空介电
0W13. 简述pn结的反向恢复过程。缩短反向恢复过程的措施有哪些？
反向恢复过程的物理实质是PN结正偏时，扩散区积累的非平衡载流子的消散过程和PN结空间电荷区势垒电容的放电过程，空间电荷边界处非平衡载流子浓度降到零时，存储过程结束，当扩散区非平衡空穴降为零时，下降过程结束。
措施一：降低非平衡载流子的寿命，掺入适量的复合中心杂质。措施二：减薄低掺杂一侧的厚度。
14. 简述npn晶体管开关过程中的存储过程。缩短存储过程的措施有哪些?
当双极型晶体管BE极电压由高电平跳变到低电平时，集电极电流并不立即跳变到截止状态（截止状态只有很小的C、E间反向漏电流），而是继续维持正向大电流，然后开始下降，最后进入截止状态。晶体管的存储过程对应于晶体管维持正向大电流直至开始下降的过程。从输入负跳时刻起到到输出大电流开始下降经历的时间，称为存储时间，如图9(a)。
如图9(b)，BJT饱和导通，BE、BC结均正偏，在基区和集电区出现超量存储电荷(主要是集电区的存储的空穴电荷)。存储过程就是超量存储电荷的因反抽和复合而消散的过程。
15. 简述MOSFET短沟道效应对阈值电压的影响。
短沟道效应：当沟道长度缩短到与漏源结深相比拟时，栅压所控制的沟道电荷和耗尽层电荷减少。在分析阈电压时已经得到
VT?VFB?2?f?Qd 144
Cox对于n沟道MOSFET，Qd??qNAxdmax，意味着沟道下面的矩型区域的电荷都是由栅压所控制的，或者说矩形区域的电荷对阈电压VT都有贡献。实际上，这个矩型区域包括了漏源耗尽区的一部分，如图4.50所示，栅压控制的耗尽区电荷只是梯形区域的部分。设对VT有贡献的平均电荷密度为QAG，由图4.50得到
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半导体器件物理课后作业 第二章 对发光二极管（LED）、光电二极管（PD）、隧道二极管、齐纳二极管、变容管、快恢复二极管和电荷存储二极管这7个二端器件，请选择其中的4个器件，简述它们的工作原理和应用场合。 解： 发光二极管 它是半导体二极管的一种，是一种固态的半导体器件，可以把电能转化成光能；常简写为LED。 工作原理：发光二极管与普通二极管一样是由一个PN结组成，也具有单向导电性。当给发光二极管加上正向电压后，从P区注入到N区的空穴和由N区注入到P区的电子，在PN结附近数微米内分别与N区的电子和P区的空穴复合，产生自发辐射的荧光。不同的半导体材料中电子和空穴所处的能量状态不同。当电子和空穴复合时释放出的能量多少是不同的，释放出的能量越多，则发出的光的波长越短；反之，则发出的光的波长越长。 应用场合：常用的是发红光、绿光或黄光的二极管，它们主要用于各种LED显示屏、彩灯、工作（交通）指示灯以及居家LED节能灯。 光电二极管 光电二极管（Photo-Diode）和普通二极管一样，也是由一个PN结组成的半导体器件，也具有单方向导电特性，但在电路中它不是作整流元件，而是把光信号转换成电信号的光电传感器件。 工作原理：普通二极管在反向电压作用时处于截止状态，只能流过微弱的反向电流，光电二极管在设计和制作时尽量使PN结的面积相对较大，以便接收入射光，而电极面积尽量小些，而且PN结的结深很浅，一般小于1微米。光电二极管是在反向电压作用下工作的，没有光照时，反向电流极其微弱，叫暗电流；当有光照时，携带能量的光子进入PN结后，把能量传给共价键上的束缚电子，使部分电子挣脱共价键，从而产生电子—空穴对，称为光生载流子。它们在反向电压作用下参加漂移运动，使反向电流迅速增大到几十微安，光的强度越大，反向电流也越大。这种特性称为“光电导”。光电二极管在一般照度的光线照射下，所产生的电流叫光电流。如果在外电路上接上负载，负载上就获得了电信号，而且这个电信号随着光的变化而相应变化。 光电二极管有多种类型，用途也不尽相同，主要有以下几种： PN型特性：优点是暗电流小，一般情况下，响应速度较低。 用途：照度计、彩色传感器、光电三极管、线性图像传感器、分光光度计、照相机曝光计。 PIN型特性：缺点是暗电流大，因结容量低，故可获得快速响应 用途：高速光的检测、光通信、光纤、遥控、光电三极管、写字笔、传真 发射键型特性：使用Au薄膜与N型半导体结代替P型半导体 用途：主要用于紫外线等短波光的检测 雪崩型特性：响应速度非常快，因具有倍速做用，故可检测微弱光 用途：高速光通信、高速光检测 隧道二极管 隧道二极管（Tunnel Diode）又称为江崎二极管，它是以隧道效应电流为主要电流分量的晶体二极管。隧道二极管是采用砷化镓（GaAs）和锑化镓（GaSb）等材料混合制成的半
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 = 1.5×1010/cm3 电荷的电量q= 1.6×10-19C μn=1350 cm2/V ?s μp=500 cm2/V ?s ε0=8.854×10-12 F/m 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-SiO2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。 2.掺有单一施主杂质的N 型半导体Si，已知室温下其施主能级E D与费米能级E F之差为 1.5k B T ，而测出该样品的电子浓度为 2.0×1016cm-3，由此计算： （a）该样品的离化杂质浓度是多少？ （b）该样品的少子浓度是多少？ （c）未离化杂质浓度是多少？ （d）施主杂质浓度是多少？ 3．室温下的Si，实验测得n0= 4.5 ?104 cm-3，N D= 5 ?1015 cm-3， （a）该半导体是N 型还是P 型的？ （b）分别求出其多子浓度和少子浓度。 （c）样品的电导率是多少？ 为参考的费米能级位置。 （d）计算该样品以本征费米能级E i
半导体物理与器件第三版课后练习题含答案 1. 对于p型半导体和n型半导体，请回答以下问题： a. 哪些原子的掺入能够形成p型半导体？ 掺入三价元素（如硼、铝等）能够形成p型半导体。 b. 哪些原子的掺入能够形成n型半导体？ 掺入五价元素（如磷、砷等）能够形成n型半导体。 c. 请说明掺杂浓度对于导电性有何影响？ 掺杂浓度越高，导电性越强。因为高浓度的杂质能够带来更多的杂质离子和电子，从而提高了载流子浓度，增强了半导体的导电性。 d. 在p型半导体中，哪些能级是占据态，哪些是空的？ 在p型半导体中，价带能级是占据态，而导带能级是空的。 e. 在n型半导体中，哪些能级是占据态，哪些是空的？ 在n型半导体中，导带能级是占据态，而价带能级是空的。 2. 硅p-n结的温度系数是大于零还是小于零？请解释原因。 硅p-n结的温度系数是负的。这是因为在给定的工作温度下，少子寿命的下降 速率与载流子浓度的增长速率之间存在一个平衡。当温度升高时，载流子浓度增长的速率加快，因而少子寿命下降的速率也会变大。这一现象会导致整体导电性下降，即硅p-n结中的电流减少。因此，硅p-n结的温度系数为负。
3. 在半导体器件中，为什么p-n结击穿电压很重要？请简要解释。 p-n结击穿电压是指在一个p-n结器件中施加的足以导致电流大幅增加的电压。在普通的工作条件下，p-n结是一个非导电状态，而电流仅仅是由热激发和少数载 流子扩散引起。但是，当施加的电压超过了击穿电压时，大量的载流子会被电流激 发和扩散，从而导致电流剧增，从而损坏器件或者破坏电路的运行。 因此，掌握p-n结的击穿电压非常重要，可以保证器件稳定和电路的可靠性。
半导体器件物理复习题 1．简述Schrodinger 波动方程的物理意义及求解边界条件。 2．简述隧道效应的基本原理。 3．什么是半导体的直接带隙和间接带隙。 4．什么是Fermi-Dirac 概率函数和Fermi 能级，写出n(E) 、p(E) 与态密度和Fermi 概率函数的关系。 5．什么是本征Ferm 能级？在什么条件下，本征Ferm 能级处于中间能带上。 6．简述硅半导体中电子漂移速度与外加电场的关系。 7．简述Hall 效应基本原理。解释为什么Hall 电压极性跟半导体类型( N 型或P 型) 有关。 8．定性解释低注入下的剩余载流子寿命。 9．一个剩余电子和空穴脉冲在外加电场下会如何运动，为什么？ 10．当半导体中一种类型的剩余载流子浓度突然产生时，半导体内的净电荷密度如何变化？为什么？ 11．什么是内建电势？它是如何保持热平衡的？ 12．解释p-n 结内空间电荷区的形成机理及空间电荷区宽度与外施电压的关系。 13．什么是突变结和线性剃度结。 14．分别写出p-n 结内剩余少子在正偏和反偏下的边界条件。 15．简述扩散电容的物理机理。 16．叙述产生电流和复合电流产生的物理机制。 17．什么理想肖特基势垒？用能带图说明肖特基势垒降低效应。 18．画出隧道结的能带图。说明为什么是欧姆接触。 19．描述npn三极管在前向有源模式偏置下的载流子输运过程。 20．描述双极晶体管在饱和与截止之间开关时的响应情况。 21．画出一个n-型衬底的MOS 电容在积聚、耗尽和反型模式下的能带图。 22．什么是平带电压和阈值电压 23．简要说明p-沟道器件的增强和耗尽型模式。 24．概述MESFET 的工作原理。 25．结合隧道二极管的I-V 特性，简述其负微分电阻区的产生机理。 26．什么是短沟道效应？阐述短沟道效应产生的原因及减少短沟道效应的方法。 短沟道效应( shortchanneleffect )：当金属- 氧化物- 半导体场效应晶体管( MOSFE)T 的沟道长度L 缩短到可与源和漏耗尽层宽度之和(WS WD)相比拟时，器件将发生偏离长沟道 (也即L 远大于WSW D)的行为，这种因沟道长度缩短而发生的对器件特性的影响，通常称为短沟道效应。由于短沟道效应使MOSFET的性能变坏且工作复杂化，所以人们希望消除或 减小这个效应，力图实现在物理上是短沟道的器件，而在电学上仍有长沟道器件的特性。 当器件尺寸缩减时,必须将短沟道效应降至最低程度,以确保正常的器件特性及电路工作在器件按比例缩小设计时需要一些准则，一个简要维持长沟道特性的方法为将所有的尺寸及电压，除上一按比例缩小因素К (> 1)，如此内部电场将保持如同长沟道MOSFET 一般，此方法称为定电场按比例缩小(constant-field scaling) [ 随器件尺寸的缩减，其电路性能(速度以及导通时的功率损耗)得到加强§．然而，在实际的IC 制作中，较小器件的内部电场往往被迫增加而很难保持固定．这主要是因为一些电压因子( 如电源供 电、阈值电压等）无法任意缩减．由于亚阈值摆幅是无法按比例缩小的，所以，假若阈值电压过低，则关闭态（ off state ）（V G=0 ）的漏电流将会显著增加， 因此，待机功率（standby power）损耗亦将随之上升[12]．通过按比例缩小规范，
（1）对于半导体：①提高n型半导体的施主掺入浓度，问：电子浓度和空穴浓度分别是增加还是减小？为什么？②提高半导体的掺杂浓度，问：半导体元器件的最高工作温度是增大还是降低？为什么？ （2）对于图中的(a)、(b)半导体：①分别处于什么状态（热平衡状态还是非平衡状态）？ ②其中的掺杂浓度分别均匀与否？③分别是否存在电场（若存在的话，是内建电场还是外加电场）？ （3）为什么半导体中数量很小的少数载流子可能会起很大的作用？ （4）晶体管共发射极组态和共集电极组态的放大原理分别是？ （5）为什么BJT 的很小基极电流，可以输出很大的集电极电流？ （6）对于npn-BJT：①减小基区宽度的主要好处和坏处分别有哪些？②增大基区掺杂浓度的主要好处和坏处分别有哪些？
（1）对于半导体：①根据载流子的热平衡条件，提高n型半导体的施主掺入浓度，则电子浓度增大，空穴浓度减小；②提高半导体的掺杂浓度，则半导体元器件的最高工作温度升高，因为本征化的温度（电子浓度=空穴浓度时的温度）升高了的缘故。 （2）对于图（a）：Fermi能级拉平→热平衡状态；导带底和价带顶倾斜→存在电场；导带底或者价带顶与Fermi能级的距离各点不同→掺杂浓度不同，即是掺杂不均匀的半导体→内建电场。这说明：热平衡半导体中也可以存在电场！ 对于图（b）：Fermi能级倾斜→非平衡状态（有外加作用）；导带底和价带顶倾斜→存在电场；导带底或者价带顶与Fermi能级的距离各点相同→半导体的掺杂均匀→无内建电场，则有外加电场。实际上，这时只有准Fermi能级概念。 （3）主要有三个方面的原因：①虽然少数载流子的数量很小，但是由于它们可以形成很大的浓度梯度，则能够产生很大的扩散电流（有可能大于多数载流子的漂移电流）；pn结以及双极型器件的工作电流（不管是大的正向电流、还是小的反向电流）就都是少数载流子电流。 ②少数载流子浓度与温度具有指数函数的关系，当温度升高时，将很快增多，从而会对器件的性能（例如pn结反向饱和电流）及其稳定性产生很大的影响。③注入（小注入）到半导体中的非平衡载流子主要是少数载流子，而非平衡载流子的产生、复合及其运动，是微电子器件和光电子器件工作的基础。 正因为少数载流子对半导体器件可以起很大的作用，所以关系到少数载流子基本特性的参量——寿命和扩散系数，也就自然会对半导体器件的性能具有很大的影响。 （4）参考课件 （5）BJT是电流控制器件，即很小的基极电流可以控制很大的集电极电流。实际上，BJT 的集电极电流近似等于发射极电流，因为发射极电流是越过发射结势垒的电流，所以发射结势垒高度的很小变化就可以引起发射极电流和集电极电流的很大变化；而发射结势垒高度变化时，基极电流也会发生相应的变化（由于基极电流中包含有越过发射结势垒的电流成分），但是作为横向流动、多数载流子电流的基极电流，总的来说是很小的（等于发射极电流与集电极电流之差），所以基极电流的变化也相应的很小。总之通过发射结势垒高度的变化，很小的基极电流即可引起很大的发射极电流和集电极电流。 （6）对于npn-BJT： ①减小基区宽度的主要好处：提高电流放大系数；减短基区渡越时间→提高特征频率；减少基区少子存储数量→缩短存储时间，提高开关速度。 减小基区宽度的主要坏处：基极电阻增大→势垒电容充放电时间常数增大→影响到频率和速度的提高，易于引起发射极电流集边效应（限制工作电流），使热噪声增加；容易发生基区穿通→限制最高工作电压；Early效应增大→输出交流电阻减小→器件的电压增益下降。 ②增大基区掺杂浓度的主要好处：基极电阻减小→势垒电容充放电时间常数减小→提高工作频率和速度，不容易引起发射极电流集边效应，使热噪声降低；Early效应减小→输出交流电阻增大→器件的电压增益提高；Kirk效应减小→提高特征频率和最大集电极电流。 增大基区掺杂浓度的主要坏处：减小发射结注射效率→电流放大系数下降；降低集电结击穿电压。
2021年贵州大学半导体器件物理复习题 1. 画出n型和p型硅衬底上理想的金属-半导体接触（理想金属-半导体接触的含义：金属-半导体界面无界面态，不考虑镜像电荷的作用）的能带图，(a) ?m > ?s, (b) ?m < ?s. 分别指出该接触是欧姆接触还是整流接触? （要求画出接触前和接触后的能带图） 理想金属--n硅半导体接触前的能带图( ?m > ?s) 理想金属--n硅半导体接触平衡态能带图(?m < ?s) 理想金属--p硅半导体接触平衡态能带图( ?m > ?s ) 理想金属--p硅半导体接触平衡态能带图(?m < ?s) 2. 画出Al-SiO2-p型Si衬底组成的MOS结构平衡态的能带图，说明半导体表面状态。Al的电子亲和势?=4.1eV，Si的电子亲和势?=4.05eV。假定栅极-氧化层-衬底无界面态， 氧化层为理想的绝缘层。 半导体表面处于耗尽或反型状态。 3. 重掺杂的p+多晶硅栅极-二氧化硅-n型半导体衬底形成的MOS结构，画出MOS结 构在平衡态的能带图，说明半导体表面状态。假定栅极-氧化层-衬底无界面态，氧化层为 理想的绝缘层。
4. 重掺杂的n+多晶硅栅极-二氧化硅-p型半导体衬底形成的MOS结构，画出MOS结 构在平衡态的能带图，说明半导体表面状态。假定栅极-氧化层-衬底无界面态，氧化层为 理想的绝缘层。 5. 画出能带图，说明MOSFET的DIBL效应。 6. 从能带图的变化说明pnpn结构从正向阻断到正向导通的转换过程。 7. 画出突变pn结正偏及反偏条件下的能带图，要求画出耗尽区及少数载流子扩散区 的准费米能级，说明画法依据。 正偏pn结能带图说明1：在�Cxp处，空穴浓度等于p区空穴浓度，空穴准费米能级 等于p区平衡态费米能级。在耗尽区，空穴浓度下降，但本征费米能级下降，根据载流子 浓度计算公式，可认为空穴浓度的下降是由本征费米能级的下降引起的，而空穴准费米能 级在耗尽区近似为常数。空穴注入n区中性区后，将与电子复合，经过几个扩散长度后， 复合殆尽，最终与n区平衡态费米能级重合。因此空穴准费米能级在n区扩散区内逐渐升高，并最终与EFn合一。同理可说明电子准费米能级的变化趋势。 反偏pn结能带图说明：外加电场加强了空间电荷区的电场，空间电荷增加，空间电 荷区变宽，势垒升高，n区空间电荷区外侧的电子准费米能级的变化几乎为零，在空间电 荷区，电子浓度迅速降低，但由于本征费米能级迅速上升，按照非平衡载流子浓度公式， 电子准费米能级在空间电荷区的变化可忽略不计，在空间电荷区外的P型侧的几个扩散长 度内，电子浓度逐渐升高，最终等于P区的平衡值，因此，电子的准费米能级也逐渐上升，最终与P区的空穴准费米能级合一，同理可解释反偏PN结空穴费米能级的变化。 8. 用能带图说明ESAKI二极管工作原理。 器件工作机理和概念 1. 简述pn结突变空间电荷区近似（耗尽近似）的概念。 提要：冶金界面两边的浓度差―多数载流子扩散―界面n型侧留下不可动的带正电的 电离施主，界面p型侧留下不可动的带负电的电离受主。电离施主和电离受主形成的区域 称为空间电荷区。由电离施主指向电离受主的电场称为自建电场。自建电场对载流子有反 方向的漂移作用。当扩散作用与漂移作用达到动态平衡时，空间电荷区电荷固定，自建电 场的大小固定，接触电势差为定值。 “突变空间电荷区近似”模型认为，由于自建电场的作用，可近似认为空间电荷区内 的自由载流子―电子和空穴被完全“扫出”该区域，只剩下电离受主和电离施主原子， 空间电荷区是一个高阻区，所以空间电荷区又称为耗尽区或阻挡层。此外，空间电荷区的 边界虽然是缓变的，但计算表明过度区很窄，因此，可近似认为空间电荷区边界是突变的。
半导体器件物理与工艺期末考试题 一、简答题 1.什么是半导体器件？半导体器件是利用半导体材料的电子特性来实现电流的控制与放大的电子元件。常见的半导体器件包括二极管、晶体管、场效应管等。 2.请简述PN结的工作原理。 PN结是由P型半导体和N型半导体连接而成的结构。当外加正向偏置时，P端为正极，N端为负极，电子从N端向P端扩散，空穴从P 端向N端扩散，形成扩散电流；当外加反向偏置时，P端为负极，N端为正极，由于能带反向弯曲，形成电势垒，电子与空穴受到电势垒的阻拦，电流几乎为零。 3.简述晶体管的工作原理。晶体管是一种三极管，由一块绝缘体将N型和P型半导体连接而成。晶体管分为三个区域：基区、发射区和集电区。在正常工作状态下，当基极与发射极之间施加一定电压时，发射极注入的电子会受到基区电流的控制，通过基区电流的调节，可以控制从集电区流出的电流，实现电流的放大作用。
4.请简述场效应管的工作原理。场效应管是利用电场的作用来控制电流的一种半导体器件。根据电场的不同作 用方式，场效应管分为增强型和耗尽型两种。在增强型场 效应管中，通过控制栅极电压，可以调节漏极与源极之间 的通导能力，实现电流的控制与放大。 5.简述MOSFET的结构和工作原理。 MOSFET（金属-氧化物-半导体场效应管）是一种常用的场效应管。它由金属栅极、氧化物层和P型或N型半导体构成。MOSFET的工作原理是通过改变栅极电势来控制氧化物层下方的沟道 区域的电阻，从而控制漏极与源极之间的电流。 6.什么是集电极电流放大系数？集电极电流放大系数（β）是指集电区电流（Ic）与发射区电流（Ie）之间的比值。在晶体管中，β值越大，表示电流放大效果越好。 7.简述三极管的放大作用。三极管作为一种电子元件，具有电流放大的功能。通过控制基区电流，可以影响发射 极与集电极之间的电流，从而实现电流的放大作用。 二、计算题 1.已知一个PN结的硅材料的势垒高度为0.7V，求该PN结的电势垒宽度。
《半导体器件物理》复习思考题2012.12 （一）判断对错：(对的打“√”，错的打“×”) （1）p-n结势垒区中存在有空间电荷和强的电场。（√） （2）单边突变的p+-n结的势垒区主要是在掺杂浓度较高的p+型一边。（×） （3）热平衡、非简并p-n结（同质结）的势垒高度可以超过半导体的禁带宽度。（×）（4）突变p-n结因为是由均匀掺杂的n型半导体和p型半导体构成的，所以势垒区中的电场分布也是均匀的。（×） （5）因为在反向电压下p-n结势垒区中存在有较强的电场，所以通过p-n结的反向电流主要是多数载流子的漂移电流。（×） （6）p-n结所包含的主要区域是势垒区及其两边的少数载流子扩散区。（√） （7）p-n结两边准费米能级之差就等于p-n结上所加电压的大小。（√） （8）金属与半导体接触一般都形成具有整流特性的Schottky势垒，但如果金属与较高掺杂的半导体接触却可以实现欧姆接触。（√） （9）BJT的共基极直流电流增益α0，是除去集电极反向饱和电流之外的集电极电流与发射极电流之比。（√） （10）BJT的特征频率f T决定于发射结的充电时间、载流子渡越中性基区的时间、集电结的充电时间和载流子渡越集电结势垒区的时间。（√） （11）集电极最大允许工作电流I CM是对应于晶体管的最高结温时的集电极电流。（×）（12）使BJT由截止状态转换为临界饱和状态，是由于驱动电流I BS= I CS/β≈V CC/βR L的作用；而进一步要进入过驱动饱和状态，则还需要人为地在集电极上加正向电压。（×）（13）在过驱动饱和状态下工作的BJT，除了需要考虑基区中的少数载流子存储效应以外，还需要考虑集电区中的少数载流子存储效应。（√） （14）异质结双极型晶体管(HBT)，由于采用了宽禁带的发射区，使得注射效率与发射结两边的掺杂浓度关系不大，所以即使基区掺杂浓度较高，也可以获得很高的放大系数和很高的特征频率。（√） （15）对于耗尽型的长沟道场效应晶体管，在栅极电压一定时，提高源-漏电压总可以使沟道夹断。（√） （16）当耗尽型场效应晶体管的沟道被夹断以后，沟道就不能够再通过电流了，漏极电流将
半导体器件物理复习题 第二章： 1） 带隙：导带的最低点和价带的最高点的能量之差，也称能隙。 物理意义：带隙越大，电子由价带被激发到导带越难，本征载流子浓度就越低，电导率也就越低 2）什么是半导体的直接带隙和间接带隙？ 其价带顶部与导带最低处发生在相同动量处(p ＝0)。因此，当电子从价带转换到导带时，不需要动量转换。这类半导体称为直接带隙半导体。 3）能态密度：能量介于E ～E+△E 之间的量子态数目△Z 与能量差△E 之比 4）热平衡状态：即在恒温下的稳定状态.(且无任何外来干扰,如照光、压力或电场). 在恒温下,连续的热扰动造成电子从价带激发到导带，同时在价带留下等量的空穴.半导体的电子系统有统一的费米能级,电子和空穴的激发与复合达到了动态平衡，其浓度是恒定的，载流子的数量与能量都是平衡。即热平衡状态下的载流子浓度不变。 5）费米分布函数表达式？ 物理意义：它描述了在热平衡状态下,在一个费米粒子系统（如电子系统）中属于能量E 的一个量子态被一个电子占据的概率。 6 本征半导体价带中的空穴浓度： 7）本征费米能级Ei ：本征半导体的费米能级。在什么条件下，本征Fermi 能级靠近禁带的中央：在室温下可以近似认为费米能级处于带隙中央 8） 本征载流子浓度n i : 对本征半导体而言，导带中每单位体积的电子数与价带每单位体积的空穴数相同,即浓度相同，称为本征载流子浓度，可表示为n ＝p ＝n i . 或：np=n i 2 9) 简并半导体：当杂质浓度超过一定数量后，费米能级进入了价带或导带的半导体。 10) 非简并半导体载流子浓度: 且有: n p=n i 2 其中: n 型半导体多子和少子的浓度分别为: p 型半导体多子和少子的浓度分别为: 第三章： 1）迁移率：是指载流子（电子和空穴）在单位电场作用下的平均漂移速度，即载流子在电场作用下运动速度的快慢的量度，运动得越快，迁移率越大。定义为： 2）漂移电流: 载流子在热运动的同时，由于电场作用而产生的沿电场力方向的定向运动称作漂移运动。所构成的电流为漂移电流。定向运动的平均速度叫做漂移速度。在弱电场下，载流子的漂移速度v 与电场强度E 成正比, 定义为： m q c τμ=
半导体器件物理复习题 一． 平衡半导体： 概念题： 1. 平衡半导体的特征（或称谓平衡半导体的定义） 所谓平衡半导体或处于热平衡状态的半导体，是指无外界（如电压、电场、磁场或温度梯度等）作用影响的半导体。在这种情况下，材料的所有特性均与时间和温度无关。 2. 本征半导体： 本征半导体是不含杂质和无晶格缺陷的纯净半导体。 3. 受主（杂质）原子： 形成P 型半导体材料而掺入本征半导体中的杂质原子（一般为元素周期表中的Ⅲ族元素）。 4. 施主（杂质）原子： 形成N 型半导体材料而掺入本征半导体中的杂质原子（一般为元素周期表中的Ⅴ族元素）。 5. 杂质补偿半导体： 半导体中同一区域既含受主杂质又含施主杂质的半导体。 6. 兼并半导体： 对N 型掺杂的半导体而言，电子浓度大于导带的有效状态密度， 费米能级高于导带底（0F c E E ->）；对P 型掺杂的半导体而言，空穴浓度大于价带的有效状态密度。费米能级低于价带顶（0F v E E -<）。 7. 有效状态密度： 穴的有效状态密度。 8. 以导带底能量c E 为参考，导带中的平衡电子浓度：
其含义是：导带中的平衡电子浓度等于导带中的有效状态密度乘以能量为导带低能量时的玻尔兹曼分布函数。 9. 以价带顶能量v E 为参考，价带中的平衡空穴浓度： 其含义是：价带中的平衡空穴浓度等于价带中的有效状态密度乘以能量为价带顶能量时的玻尔兹曼分布函数。 10. 11. 12. 13. 14. 本征费米能级Fi E ： 是本征半导体的费米能级；本征半导体费米能级的位置位于禁带中 央附近， g c v E E E =-。？ 15. 本征载流子浓度i n ： 本征半导体内导带中电子浓度等于价带中空穴浓度的浓度00i n p n ==。硅半导体，在 300T K =时，1031.510i n cm -=⨯。 16. 杂质完全电离状态： 当温度高于某个温度时，掺杂的所有施主杂质失去一个电子成为带正电的电离施主杂质；掺杂的所有受主杂质获得一个电子成为带负电的电离受主杂质，称谓杂质完全电离状态。 17. 束缚态： 在绝对零度时，半导体内的施主杂质与受主杂质成电中性状态称谓束缚态。束缚态时，半导体内的电子、空穴浓度非常小。 18. 本征半导体的能带特征：
半导体器件物理-复习重点
第一章 PN结 1.1 PN结是怎么形成的？ 耗尽区：正因为空间电荷区内不存在任何可动的电荷，所以该区也称为耗尽区。 空间电荷边缘存在多子浓度梯度，多数载流子便受到了一个扩散力。在热平衡状态下，电场力与扩散力相互平衡。 p型半导体和n型半导体接触面形成pn结，p区中有大量空穴流向n区并留下负离子，n区中有大量电子流向p区并留下正离子（这部分叫做载流子的扩散），正负离子形成的电场叫做空间电荷区，正离子阻碍电子流走，负离子阻碍空穴流走（这部分叫做载流子的漂移），载流子的扩散与漂移达到动态平衡，所以pn 结不加电压下呈电中性。 1.2 PN结的能带图（平衡和偏压） 无外加偏压，处于热平衡状态下，费米能级处处相等且恒定不变。 1.3 内建电势差计算 N区导带电子试图进入p区导带时遇到了一个势垒，这个势垒称为内建电势差。
⎪⎪⎭ ⎫ ⎝⎛=+=2 ln i d a Fn Fp bi n N N e kT V φφ 1.4 空间电荷区的宽度计算 2 /1)(2⎥⎦ ⎤ ⎢⎣ ⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++=d a d a R bi s N N N N e V V W ε n d p a x N x N = 1.5 PN 结电容的计算 W N N V V N N e C s d a R bi d a s εε= ⎥ ⎦⎤⎢⎣⎡++=2 /1))((2' 第二章 PN 结二极管 2.1理想PN 结电流模型是什么？ 势垒维持了热平衡。 反偏：n 区相对于p 区电势为正，所以n 区内的费米能级低于p 区内的费米能级，势垒变得更高，阻止了电子与空穴的流动，因此pn 结上基本没有电流流动。 正偏：p 区相对于n 区电势为正，所以p 区内的费米能级低于n 区内的费米能级，势垒变得更低，电场变低了，所以电子与空穴不能分别滞留在n 区与p 区，所以pn 结内就形成了一股由n 区到p 区的电子和p
牛芯半导体 设备工程师岗位笔试题目（精选）笔试题目：牛芯半导体公司设备工程师岗位 一、选择题（每个问题有四个选项，请选择正确答案） 1. 下列哪一种设备是用来清洗晶圆表面的？ A. 真空泵 B. 传送带 C. 清洗器 D. 显微镜 参考答案：C. 清洗器。 2. 在半导体制造过程中，我们常说的“CMP”代表什么？ A. 化学机械抛光 B. 化学气相沉积 C. 电子束蒸发 D. 离子注入 参考答案：A. 化学机械抛光。
3. 下列哪一项不是半导体设备中的重要组成部分？ A. 电源 B. 气瓶 C. 真空泵 D. 水冷机 参考答案：B. 气瓶。 4. 下面哪个参数通常用于描述半导体的导电性能？ A. 电阻率 B. 电流强度 C. 电压降 D. 电场强度 参考答案：A. 电阻率。 5. 下列哪一种半导体制造工艺常用于制作场效应晶体管？ A. 热氧化 B. 外延生长 C. 离子注入 D. 光刻工艺
参考答案：C. 离子注入。 6. 下列哪个部件不是半导体制造设备中的重要组成部分？ A. 高压电源 B. 显微镜 C. 高温炉 D. 气体管道系统 参考答案：B. 显微镜。 7. 通过什么方法可以改变半导体的导电性能？ A. 加压 B. 光照 C. 加热 D. 注入杂质 参考答案：D. 注入杂质。 8. 下列哪个参数通常用于描述半导体器件的开关特性？ A. 阈值电压 B. 导通电阻
C. 截止电阻 D. 反向击穿电压 参考答案：A. 阈值电压。 9. 在半导体制造过程中，下列哪个步骤是用于形成集成电路的？ A. 光刻工艺 B. 外延生长 C. 热氧化工艺 D. 化学机械抛光工艺 参考答案：A. 光刻工艺。 10. 下列哪个物理效应是导致半导体器件中载流子产生的主要原因？ A. 原子核外电子的量子力学分布和运动规律 B. 电荷间的库仑力作用和电流连续性方程组平衡作用机理的结合和作用机理与半导体载流子的分布、密度和运动规律之间存在复杂关系的综合结果，它包含材料本身的物理属性及器件内部电场作用机理的综合效果影响；它在不同时刻有着不同的空间运动状态及分布密度；它的存在和分布及运动规律受到很多因素的影响；它是指导半导体器件物理模型建立的基础；它也是指导半导体工艺技术发展的基础；它更是指导半导体器件在电路应用中如何发挥其性能的基础；它也是建立半导体物理模型的基础；它也是半导体物理模型建立的基础；它也是半导体器
T=300K Si: , GaAs: , , , Si: GaAs: , 1.计算一砷化镓p-n结在300K时的内建电势及耗尽区宽度，其N A＝1018cm-3 和N D＝1016cm-3． 2.一砷化镓单边突变结，其N A＝1019cm-3，N D=1015cm-3，计算在反向偏压20V 时的最大内建电场(T＝300K)． 3.对一砷化镓突变结，其中N A＝2×1019cm-3，N D＝8×1015cm-3，计算零偏压和 反向偏压4V时的结电容(T＝300K)． 4.对于硅p+-n单边突变结，其N D＝5×1017cm-3，计算其击穿电压。设其临界电 场为6.2×105 V/cm． 5.已知在一理想晶体管中，各电流成分为：I Ep=4mA、I En=0.02mA、I Cp=3.95mA、 I Cn=0.002mA。求共射电流增益β0及I CEO的值。 6.一p-n-p硅晶体管其射、基、集电极掺杂浓度分别为5×1018cm-3、2×1017cm-3 和1016cm-3。器件截面积为0.2mm2，基区宽度为1.0μm，射基结正向偏压为 0.5V。其射、基、集电极中少数载流子的扩散系数分别为52cm2/s、40cm2/s
和115cm2/s，而寿命分别为10-8s、10-7s和10-6s。求晶体管的共基电流增益。
答案： T=300K Si: , GaAs: , , , Si: GaAs: , 7.计算一砷化镓p-n结在300K时的内建电势及耗尽区宽度，其N A＝1018cm-3 和N D＝1016cm-3． =1.29V =0.596μm 8.一砷化镓单边突变结，其N A＝1019cm-3，N D=1015cm-3，计算在反向偏压20V 时的最大内建电场(T＝300K)． =5.238μm =7.64×104V/cm 9.对一砷化镓突变结，其中N A＝2×1019cm-3，N D＝8×1015cm-3，计算零偏压和 反向偏压4V时的结电容(T＝300K)．
集成电路工程专业学位硕士研究生培养方案（085209） （2014年修订） 一、学科简介 集成电路工程领域是集成电路设计、制造、测试、封装、材料以及集成电路在网络通信、数字家电、信息安全等方面应用的工程技术领域。集成电路是电子信息产业的基础，随着集成电路向高密度、高性能方向发展，使得集成电路工程技术成为当今最具渗透性和综合性的工程技术领域之一。集成电路工程依托贵州大学大数据与信息工程学院电子科学与技术一级学科，培养适应国内、省内集成电路领域发展需求的应用型、复合型高层次工程技术和工程管理人才。通过培养达到了解本领域的技术现状和发展趋势，掌握本领域的基础理论和解决工程实际问题的先进技术方法与现代技术手段，在集成电路领域的某一方向具有独立从事工程设计、工程实施、工程研究、工程开发、工程管理等能力。 二、培养目标 集成电路工程专业硕士侧重于工程应用，主要培养应用型、复合型高层次的工程技术人才和工程管理人才，具体培养目标是： 1、热爱祖国，遵纪守法，具有良好的道德品质和创业精神，愿为祖国的经济建设和社会发展服务。 2、掌握集成电路工程领域坚实的基础理论和宽广的专业知识。掌握解决工程实际问题的先进技术方法和现代技术手段，具有创新意识和独立担负工程技术或管理工作的能力，特别是具有较强的解决工程实际问题的能力。 3、能综合运用现代科技成果，特别是半导体、集成电路技术的最新成果，具有研制开发新产品、新技术、新设备或新工程方法的能力。 4、掌握一门外语，能比较熟练地阅读本学科领域的外文资料，并具有一定的外文写作能力。 5、具有科学严谨和求真务实的学习态度和工作作风，身心健康。 6、具备独立从事科学研究工作的能力，能胜任在科研单位、产业部门或高等院校从事相关方面的研究、科技开发、教学和管理工作。 三、研究方向
半导体器件物理题库 （）半导体中的电子浓度越大，则空穴浓度越小。（）同一种材料中，电子和空穴的迁移率是相同的。（）非简并半导体处于热平衡状态的判据 是n0p0=ni2。（）PN结空间电荷区宽度随反偏电压的增大而减小。（）MOSFET只有一种载流子（电子或空穴）传输电流。（）平衡PN结中费米 能级处处相等。 （）双极性晶体管的放大作用是在工作在饱和区。 （）要提高双极晶体管的直流电流放大系数α、β值，就必须提高 发射结的注入系数和基区输运系数。 （）金属与N型半导体接触，如果金属的功函数大于半导体的功函数 则形成欧姆接触，反之形成肖特基势垒接触。 （）场效应晶体管的源极和漏极可以互换，双极型晶体管的发射极和 集电极也是可以互换的。 1．下列固体中，禁带宽度Eg最大的是（） A金属B半导体C绝缘体D超导体 2．受主杂质电离后向半导体提供（） A空穴B电子C质子D中子 3．硅中非平衡载流子的复合主要依靠（） A直接复合B间接复合C俄歇复合D直接和间接复合 4．衡量电子填充能级水平的是（）
A施主能级B费米能级C受主能级D缺陷能级 5．室温下，半导体Si中掺硼的浓度为1014cm3，同时掺有浓度为 1.1某1015cm － －3 的磷，则空穴浓度约为（）。（已知：室温下，ni≈1.5某1010cm-3，570K时，ni≈2某1017cm-3） A1014cm-3B1015cm-3C1010cm-3D105cm-3 《半导体器件物理》（A）卷第1页共12页 6．MIS结构半导体表面出现强反型的临界条件是（）。（VS为半导 体表面电 势；qVB=Ei-EF） AVS=VBBVS=2VBCVS=0 7．晶体管中复合与基区厚薄有关，基区越厚，复合越多，因此基区 应做得（） A．较厚B．较薄C．很薄 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．展宽B．变窄C．不变 9．平面扩散型双极晶体管中掺杂浓度最高的是（） A发射区B基区C集电区
1、简要的回答并说明理由：①p+-n结的势垒宽度主要决定于n型一边、还是p型一边的掺杂浓度？②p+-n结的势垒宽度与温度的关系怎样？③p+-n结的势垒宽度与外加电压的关系怎样？④Schottky势垒的宽度与半导体掺杂浓度和温度分别有关吗？ 【解答】①p+-n结是单边突变结，其势垒厚度主要是在n型半导体一边，所以p+-n结的势垒宽度主要决定于n型一边的掺杂浓度；而与p型一边的掺杂浓度关系不大。因为势垒区中的空间电荷主要是电离杂质中心所提供的电荷（耗尽层近似），则掺杂浓度越大，空间电荷的密度就越大，所以势垒厚度就越薄。②因为在掺杂浓度一定时，势垒宽度与势垒高度成正比，而势垒高度随着温度的升高是降低的，所以p+-n结的势垒宽度将随着温度的升高而减薄；当温度升高到本征激发起作用时，p-n结即不复存在，则势垒高度和势垒宽度就都将变为0。③外加正向电压时，势垒区中的电场减弱，则势垒高度降低，相应地势垒宽度也减薄；外加反向电压时，势垒区中的电场增强，则势垒高度升高，相应地势垒宽度也增大。 ④Schottky势垒区主要是在半导体一边，所以其势垒宽度与半导体掺杂浓度和温度都有关（掺杂浓度越大，势垒宽度越小；温度越高，势垒宽度也越小）。 2、简要的回答并说明理由：①p-n结的势垒高度与掺杂浓度的关系怎样？②p-n结的势垒高度与温度的关系怎样？③p-n结的势垒高度与外加电压的关系怎样？ 【解答】①因为平衡时p-n结势垒（内建电场区）是起着阻挡多数载流子往对方扩散的作用，势垒高度就反映了这种阻挡作用的强弱，即势垒高度表征着内建电场的大小；当掺杂浓度提高时，多数载流子浓度增大，则往对方扩散的作用增强，从而为了达到平衡，就需要更强的内建电场、即需要更高的势垒，所以势垒高度随着掺杂浓度的提高而升高（从Fermi 能级的概念出发也可说明这种关系：因为平衡时p-n结的势垒高度等于两边半导体的Fermi 能级的差，当掺杂浓度提高时，则Fermi能级更加靠近能带极值[n型半导体的更靠近导带底，p型半导体的更靠近价带顶]，使得两边Fermi能级的差变得更大，所以势垒高度增大）。 ②因为温度升高时，半导体的Fermi能级将远离能带极值，所以p-n结两边半导体的Fermi 能级的差变小，所以势垒高度将随着温度的升高而降低。③当p-n结上加有正向电压时，即使势垒区中的总电场减弱，则势垒高度降低；当加有反向电压时，即使势垒区中的总电场增强，则势垒高度增大。 3、简要的回答并说明理由：①p-n结的势垒电容与电压和频率分别有何关系？②p-n结的扩散电容与电压和频率分别有何关系？ 【解答】①p-n结的势垒电容是势垒区中空间电荷随电压而变化所引起的一种效应（微分电容），相当于平板电容。反向偏压越大，势垒厚度就越大，则势垒电容越小。加有正向偏压时，则势垒厚度减薄，势垒电容增大，但由于这时正偏p-n结存在有导电现象，不便确定势垒电容，不过一般可认为正偏时p-n结的势垒电容等于0偏时势垒电容的4倍。p-n结的势垒电容与频率无关：因为势垒电容在本质上是多数载流子数量的变化所引起的，而多数载流子数量的变化是非常快速的过程，所以即使在高频信号下势垒电容也存在，因此不管是高频还是低频工作时，势垒电容都将起着重要的作用。②p-n结的扩散电容是两边扩散区中少数载流子电荷随电压而变化所引起的一种微分电容效应，因此扩散电容是伴随着少数载流子数量变化的一种特性。正向电压越高，注入到扩散区中的少数载流子越多，则扩散电容越大，因此扩散电容与正向电压有指数函数关系。又，由于少数载流子数量的变化需要一定的时间t（产生寿命或者复合寿命的时间），当电压信号频率f较高（ω≡2πf > 1/t）时，少数载流子数量的增、减就跟不上，则就呈现不出电容效应，所以扩散电容只有在低频下才起作用。 4、对于实际的Si/p-n结：①正向电流和反向电流分别主要包含哪些不同性质的电流分量？②正向电流与温度和掺杂浓度的关系分别怎样？③反向电流与温度和掺杂浓度的关系 分别怎样？④正向电压与温度和掺杂浓度的关系分别怎样？ 【解答】①对于实际的Si/p-n结，正向电流主要包括有少数载流子在两边扩散区中的扩
贵州大学2013年博士研究生入学考试参考书目 0713Z1生态民族学 1、《人类学与当今人类问题》，【美】约翰•博德利著，周云水等译，北京大学出版社，2010。 2、《生态人类学》，【日】秋道智弥等编，范广融等译，北京科文图书信息技术有限公司，2007。 3、《生态学的归宿：人类生态学》，周鸿著，安徽科学技术出版社，1989。 4、《文化人类学》，哈维兰著，上海社会科学院出版社，2006年。 5、《民族学理论与方法》，宋蜀华、白振声著，中央民族大学出版社，2002年。 0710Z1计量经济学 《概率论与数理统计》盛骤编，第四版，高等教育出版社，2008年6月出版 《计量经济学》张晓峒主编，第三版，南开大学出版社，2007年9月出版 0802Z1工业工程与管理 1、运筹学：与理学院博士点用书一致 2、《决策理论与方法》岳超源，科学出版社，2003年 070101 基础数学、070105 运筹学与控制论 1、《实变函数与泛函分析》（下册）, 夏道行等著, 高等教育出版社,1983。 2、《最优控制理论简明教程》，雍炯敏，楼红卫著，高等教育出版社。 3、《运筹学》，钱颂迪主编，清华大学出版社，2004。 4、《不确定性理论教程》，刘宝碇，彭锦著，清华大学出版社，2005年。 080901物理电子学 物理学：①《大学物理学•力学、电磁学》(第3版) 张三慧，清华大学出版社，2009版；②《大学物理学•热学、光学、量子物理》(第3版) 张三慧，清华大学出版社，2009版。 发光物理基础：《固体发光》，许少鸿，清华大学出版社， 2011版。 080902电路与系统 高级电路理论：《现代电路理论》，邱关源，高等教育出版社，2006年版。 VLSI 系统设计：《现代VLSI设计:基于IP核的设计》(第4版) ，韦恩•沃尔夫著，李东生译，电子工业出版社，2011版。 080903微电子学与固体电子学 固体物理：《固体物理学》，韩汝琦、黄昆，高等教育出版社，1998版。 发光物理基础：《固体发光》，许少鸿，清华大学出版社， 2011版。 半导体器件物理：①《半导体器件原理简明教程》，傅兴华、丁召，科学出版社，2010版；②《半导体物理与器件》(第3版)，尼曼(Donald H.Neamen)，电子工业出版社，2010版。 071001 植物学 1、《植物基因工程》王关林方宏筠主编，科学出版社2002年第二版 2、《植物生理学》（第五版）潘瑞炽主编，北京：高等教育出版社，2004 3、《植物生物化学与分子生物学》瞿礼嘉等译，北京：科学出版社，2004 4、《现代分子生物学》（第3版）朱玉贤等主编，北京：高等教育出版社，2007 5、《种子植物分类学》汪劲武主编，高等教育出版社 6、《植物学》李扬汉主编，上海科技出版社 071003 生理学 1、《植物基因工程》王关林方宏筠主编，科学出版社2002年第二版 2、《植物生理学》（第五版）潘瑞炽主编，北京：高等教育出版社，2004 3、《植物生物化学与分子生物学》瞿礼嘉等译，北京：科学出版社，2004