2011东南大学半导体物理试卷

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） 。

共 10 页 第 1 页东 南 大 学 考 试 卷（卷）课程名称 半导体物理 考试学期 11-12-2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 -==⨯ 1932.810c N cm -=⨯1931.110v N cm -=⨯，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 ，t N 代表__________，t E 代表__________，当2i np n -为___________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，此杂质称为____________杂质。

3.纯净的硅半导体掺入浓度为17310/cm 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16310/cm 的硼，半导体是_______型。

假定有掺入浓度为15310/cm 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__________开始的现象称为击穿，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 。

6.GaAs 样品两端加电压使内部产生电场，在某一个电场强度区域，电流密度随电场强度的增大而减小，这区域称为________________，这是由GaAs 的_____________结构决定的。

《半导体物理基础》教学大纲（总学分：2.0 总上课时数：32 ）东南大学电子工程系一．课程的地位与任务本课程是电子科学与技术专业类的一门专业基础课。

学生在学习“固体物理基础”课的基础上，通过本课程的学习，掌握半导体物理的基本物理概念、模型以及各种特性。

学会应用半导体物理学理论分析和处理问题的手段和方法，为学生学习其它专业课(电子器件、集成电路等)以及今后从事半导体专业工作打下一个理论基础。

二、课程内容的教学要求1`.半导体的一般特性（Basic Semiconductor Properties）（1）回顾先修课程中关于孤立原子及自由电子运动状态，半导体晶体结构，共有化运动，导体、绝缘体、半导体结构方面的知识。

（2）了解半导体材料种类及特性（3）了解硅和锗的能带结构，Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体的能带结构。

2 .载流子分布（Eguilibrium Carrier Statistics）（1）熟练掌握能带及费米能级概念，以及在半导体特性分析中的应用。

（2）熟悉本征半导体和杂质半导体的导电特性，掌握施主杂质、受主杂质及杂质补偿概念。

（3）掌握状态密度，载流子的统计分布，本征半导体的载流子浓度，杂质半导体的载流子浓度，一般情况下的载流子统计分布的表示方法。

（4）熟悉载流子浓度、费米能级与温度及掺杂浓度之间的关系。

（5）掌握简并半导体和非简并半导体的概念。

3 .载流子复合-产生（Recombination-Generation）（1）掌握非子注入与复合、非平衡载流子的浓度表达式、衰减、寿命等概念。

（2）了解准费米能级概念，进而掌握非平衡状态下载流子浓度的表示方法。

（3）了解直接复合，间接复合等的复合机制。

4 .载流子的散射（Carrier Scattering）（1）晶格振动散射（2）电离杂质散射5. 载流子的漂移和扩散（Carrier Drift and Carrier Diffusion）（1）掌握载流子的漂移运动和迁移率的概念。

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 )。

11年的专业课我感觉比较简单，基本没有难题。

可能这与10年试卷较难有关系，个人觉得难度与09年持平，所以今年电气的分数线。

填空题10X6，计算题有13，17两种分值各六道。

填空题第一道为已知某支路电流为0，求电路中一个电阻的值，用戴维南即可。

第二道求等效电压，用等电位法以及加压求流法。

第三道利用电容的电流电压关系以及kcl，kvl
额，后面具体顺序记不清楚了。

有一道求含运放电路的时间常数，
还有一题用最大功率定理做。

还有考察电路串并联谐振以及向量法的，都为基础题。

还有求满足衰减振荡的二阶电路中某一参数的条件
最后一道填空题为对称三相电路，已知二瓦计法中2个功率表的读数，反求电路阻抗z
大题第一道为结点电压法计算复杂电阻网络、
第二道为含理想变压器的电路中求解最大功率问题
三道为非正玄电路求电路中电阻电容等参数，注意电路的谐振
四道为求一阶响应，是老题，貌似邱关源书后习题原题。

五道为拉氏变换求二阶电路响应
六道为小信号分析法。

总体计算难度都不大。

没有往年那种要死算的复数运算。

over。

第一章1、Si、GaAs半导体材料的导带底、价带顶分别在k空间什么位置？其晶体结构和解理面分别是什么？哪个是直接带隙，哪个是间接带隙？(2006)2、对于金刚石结构的硅Si和闪锌矿结构的砷化镓GaAs，在（111）晶面上，其原子面密度和面间距都是最大，为什么Si的解理面是（111），而GaAs不是？(2007)3、半导体材料的禁带宽度Eg、N型半导体杂质激活能△Ed以及亲和势X分别表示半导体电子的什么状态特性？（2009年简答题7分）4、与真空电子运动相比，半导体中电子的运动有何不同？（2009年简答题7分）（1-9题63分，每小题7分(2010)）Array 5、如图是一个半导体能带结构的E–k关系；1）哪个能带具有x方向更小的有效质量？2）考虑两个电子分别位于两个能带中的十字线处，哪个电子的速度更大些？6、写出硅(Si)和砷化镓(GaAs)的晶体结构、禁带宽度和解理面。

？（2011年简答题6分）第二章3、高阻的本征半导体材料和高阻的高度补偿的半导体材料的区别是什么？(2006)• 1 深能级杂质和浅能级杂质概念（西交大）•1以硅为例，举例说明掺入浅能级和深能级杂质的目的和作用？（西电）• 2.什么是浅能级杂质？什么是深能级杂质？列举出半导体硅中各一种杂质元素的例子。

半导体中掺入这些杂质分别起什么作用? (2011)• 11、定性画出N 型半导体样品，载流子浓度n 随温度变化的曲线（全温区），讨论各段的物理意义，并标出本征激发随温度的曲线。

设该样品的掺杂浓度为ND 。

比较两曲线，论述宽带隙半导体材料器件工作温度范围更宽。

(2006-20分)• ４、室温下，一N 型样品掺杂浓度为Nd ，全部电离。

当温度升高后，其费米能级如何变化？为什么？一本征半导体，其费米能级随温度升高如何变化？为什么？（2007）• 4、一块N 型半导体，随温度升高，载流子浓度如何变化？费米能级如何变化？（2009）• 7、定性说明掺杂半导体费米能级与掺杂浓度和温度的关系是怎样的？（2010）• 10、（20分）设某一种半导体材料室温下（300 K ）本征载流子浓度为1.0 × 1010cm−3，价带和导带有效状态密度N V = N C = 1019 cm−3， • 1） 求禁带宽度；• 2） 如果掺入施主杂质N D = 1016 cm−3，求300 K 下，热平衡下的电子和空穴浓度；• 3） 对于上面的样品，在又掺入N A = 2 × 1016 cm−3的受主杂质后，求新的热平衡电子和空穴浓度（300 K ）。

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。

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__________。

复习思考题与自测题第一章1.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;答：原子中的电子是在原子核与电子库伦相互作用势的束缚作用下以电子云的形式存在,没有一个固定的轨道；而晶体中的电子是在整个晶体内运动的共有化电子,在晶体周期性势场中运动; 当原子互相靠近结成固体时,各个原子的内层电子仍然组成围绕各原子核的封闭壳层,和孤立原子一样;然而,外层价电子则参与原子间的相互作用,应该把它们看成是属于整个固体的一种新的运动状态;组成晶体原子的外层电子共有化运动较强,其行为与自由电子相似,称为准自由电子,而内层电子共有化运动较弱,其行为与孤立原子的电子相似;2.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;答：引进有效质量的意义在于它概括了半导体内部势场的作用,使得在解决半导体中电子在外力作用下的运动规律时,可以不涉及半导体内部势场的作用;惯性质量描述的是真空中的自由电子质量,而不能描述能带中不自由电子的运动,通常在晶体周期性势场作用下的电子惯性运动,成为有效质量3.一般来说, 对应于高能级的能带较宽,而禁带较窄,是否如此,为什么答：不是,能级的宽窄取决于能带的疏密程度,能级越高能带越密,也就是越窄；而禁带的宽窄取决于掺杂的浓度,掺杂浓度高,禁带就会变窄 ,掺杂浓度低,禁带就比较宽;4.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.是否如此,为什么答：有效质量与能量函数对于K的二次微商成反比,对宽窄不同的各个能带,1k随k的变化情况不同,能带越窄,二次微商越小,有效质量越大,内层电子的能带窄,有效质量大；外层电子的能带宽,有效质量小;5.简述有效质量与能带结构的关系；答：能带越窄,有效质量越大,能带越宽,有效质量越小;6.从能带底到能带顶,晶体中电子的有效质量将如何变化外场对电子的作用效果有什么不同；答：在能带底附近,电子的有效质量是正值,在能带顶附近,电子的有效质量是负值;在外电F作用下,电子的波失K不断改变,dkf hdt,其变化率与外力成正比,因为电子的速度与k有关,既然k状态不断变化,则电子的速度必然不断变化;7.以硅的本征激发为例,说明半导体能带图的物理意义及其与硅晶格结构的联系,为什么电子从其价键上挣脱出来所需的最小能量就是半导体的禁带宽度答：沿不同的晶向,能量带隙不一样;因为电子要摆脱束缚就能从价带跃迁到导带,这个时候的能量就是最小能量,也就是禁带宽度;2.为什么半导体满带中的少量空状态可以用具有正电荷和一定质量的空穴来描述答：空穴是一个假想带正电的粒子,在外加电场中,空穴在价带中的跃迁类比当水池中气泡从水池底部上升时,气泡上升相当于同体积的水随气泡的上升而下降;把气泡比作空穴,下降的水比作电子,因为在出现空穴的价带中,能量较低的电子经激发可以填充空穴,而填充了空穴的电子又留下了一个空穴;因此,空穴在电场中运动,实质是价带中多电子系统在电场中运动的另一种描述;因为人们发现,描述气泡上升比描述因气泡上升而水下降更为方便;所以在半导体的价带中,人们的注意力集中于空穴而不是电子;3.有两块硅单晶,其中一块的重量是另一块重量的二倍.这两块晶体价带中的能级数是否相等,彼此有何联系答：相等,没任何关系4.为什么极值附近的等能面是球面的半导体,当改变磁场方向时只能观察到一个共振吸收峰; 答：各向同性;5.金刚石晶体结构和闪锌矿晶体结构的晶向对物理性质的影响 ;6.典型半导体的带隙 ;一般把禁带宽度等于或者大于2.3ev的半导体材料归类为宽禁带半导体,主要包括金刚石,SiC,GaN,金刚石等;26族禁带较宽,46族的比较小,如碲化铅,硒化铅 0.3ev,35族的砷化镓1.4ev;第二章1.说明杂质能级以及电离能的物理意义;为什么受主、施主能级分别位于价带之上或导带之下,而且电离能的数值较小答：被杂质束缚的电子或空穴的能量状态称为杂质能级,电子脱离杂质的原子的束缚成为导电电子的过程成为杂质电离,使这个多余的价电子挣脱束缚成为导电电子所需要的能量成为杂质电离能;杂质能级离价带或导带都很近,所以电离能数值小;2.纯锗,硅中掺入III或Ⅴ族元素后,为什么使半导体电学性能有很大的改变杂质半导体p型或n型应用很广,但为什么我们很强调对半导体材料的提纯答：因为掺入III或Ⅴ族后,杂质产生了电离,使得到导带中得电子或价带中得空穴增多,增强了半导体的导电能力;极微量的杂质和缺陷,能够对半导体材料的物理性质和化学性质产生决定性的影响,,当然,也严重影响着半导体器件的质量;3.把不同种类的施主杂质掺入同一种半导体材料中,杂质的电离能和轨道半径是否不同把同一种杂质掺入到不同的半导体材料中例如锗和硅,杂质的电离能和轨道半径又是否都相同答：不相同4.何谓深能级杂质,它们电离以后有什么特点答：杂质电离能大,施主能级远离导带底,受主能级远离价带顶;特点：能够产生多次电离,每一次电离相应的有一个能级;5.为什么金元素在锗或硅中电离后可以引入多个施主或受主能级答：因为金是深能级杂质,能够产生多次电离,每一次电离相应的有一个能级,因此,金在硅锗的禁带往往能引入若干个能级;6.说明掺杂对半导体导电性能的影响;答：在纯净的半导体中掺入杂质后,可以控制半导体的导电特性;掺杂半导体又分为n型半导体和p型半导体;例如,在常温情况下,本征Si中的电子浓度和空穴浓度均为1.5╳1010cm-3;当在Si中掺入1.0╳1016cm-3后,半导体中的电子浓度将变为1.0╳1016cm-3,而空穴浓度将近似为2.25╳104cm-3;半导体中的多数载流子是电子,而少数载流子是空穴;7.说明半导体中浅能级杂质和深能级杂质的作用有何不同答：深能级杂质在半导体中起复合中心或陷阱的作用;浅能级杂质在半导体中起施主或受主的作用8.什么叫杂质补偿,什么叫高度补偿的半导体, 杂质补偿有何实际应用;答：当半导体中既有施主又有受主时,施主和受主将先相互抵消,剩余的杂志最后电离,这就是杂质补偿,若施主电子刚好填充受主能级,虽然杂质很多,但不能向导带和价带提供电子和空穴,这种现象称为杂质的高度补偿;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;9.什么是半导体的共掺杂答：掺入两种或两种元素以上10.用氢原子模型计算杂质电离能第三章1.半导体处于怎样的状态才能叫处于热平衡状态,其物理意义如何载流子激发和载流子复合之间建立起动态平衡时称为热平衡状态,这时电子和空穴的浓度都保持一个稳定的数值,处在这中状态下的导电电子和空穴称为热平衡载流子;2.什么是能量状态密度能带中能量E附近每单位能量间隔内的量子态数;3.什么叫统计分布函数,费米分布和玻耳兹曼分布的函数形式有何区别在怎样的条件下前者可以过渡到后者,为什么半导体中载流子分布可以用玻耳兹曼分布描述统计分布函数描述的事热平衡状态下电子在允许的量子态如何分布的一个统计分布函数;当E-EF>>kT时,前者可以过度到后者;4.说明费米能级的物理意义,根据费米能级位置如何计算半导体中电子和空穴浓度,如何理解费米能级是掺杂类型和掺杂程度的标志;费米能级的意义：当系统处于热平衡状态,也不对外界做功的情况下,系统增加一个电子所引起的系统自由能的变化,等于系统的化学能;n型掺杂越高,电子浓度越高,EF就越高;5.在半导体计算中,经常应用这个条件把电子从费米能级统计过渡到玻耳兹曼统计,试说明这种过渡的物理意义;E-EF>>kT时,量子态为电子占据的概率很小,适合于波尔兹曼分布函数,泡利原理失去作用,两者统计结果变得一样了;6.写出半导体的电中性方程,此方程在半导体中有何重要意义电子浓度等于空穴浓度;意义：平衡状态下半导体体内是电中性的;7.半导体本征载流子浓度的表达式及其费米能级载流子浓度：ni=n0p0=NcNv1/2exp-Eg/2kT费米能级：Ei=Ef=Ec+Ev/2+3kT/4lnmp/mn8.若n型硅中掺入受主杂质,费米能级升高还是降低若温度升高当本征激发起作用时,费米能级在什么位置,为什么费米能级降低了;费米能级在本征费米能级以上;9.如何理解分布函数与状态密度的乘积再对能量积分即可求得电子浓度根据公式和常识,必然是这样;10.为什么硅半导体器件比锗器件的工作温度高硅的禁带宽度比锗大,且在相同温度下,锗的本征激发强于硅,很容易就达到较高的本征载流子浓度,使器件失去性能;11.当温度一定时,杂质半导体的费米能级主要由什么因素决定试把强n,弱n型半导体与强p,弱p半导体的费米能级与本征半导体的费米能级比较;决定因素：掺杂浓度,掺杂能级,导带的电子有效态密度等;费米能级比较：强n>弱n>本征>弱p>强p12.如果向半导体中重掺施主杂质,就你所知会出现一些什么效应费米能级深入到导带或者价带中13.半导体的简并化判据Ec-Ef<=0第四章1.试从经典物理和量子理论分别说明载流子受到散射的物理意义;经典：电子在运动中和晶格或者杂质离子发生碰撞导致载流子速度的大小和方向发生了改变;量子理论：电子波仔半导体传播时遭到了散射;2.半导体的主要散射机制;电离杂质散射；晶格振动散射,包括声子波和光学波散射；其他因素散射：等能谷散射,中性杂质散射,位错散射,合金散射,等;3.比较并区别下述物理概念:电导迁移率,漂移迁移率和霍耳迁移率;电导迁移率：漂移迁移率：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；运动得慢,迁移率小霍尔迁移率：Hall系数RH与电导率σ的乘积,即│RH│σ,具有迁移率的量纲,Hall迁移率μH 实际上不一定等于载流子的电导迁移率μ, 因为载流子的速度分布会影响到电导迁移率4.什么是声子它对半导体材料的电导起什么作用声子是晶格振动的简正模能量量子,声子可以产生和消灭,有相互作用的声子数不守恒,声子动量的守恒律也不同于一般的粒子,并且声子不能脱离固体存在;电子在半导体中传输时若发生晶格振动散射,则会发出或者吸收声子,使电子动量发生改变, 从而影响到电导率;5.平均自由程,平均自由时间,散射几率平均自由程：电子在受到两次散射之间所走过的平均距离；平均自由时间：电子在受到两次散射之间运动的平均时间；散射几率:用来描述散射的强弱,代表单位时间内一个载流子受到散射的次数;6.几种散射机制同时存在,总的散射几率总散射概率等于多种散射概率之和;7.一块本征半导体样品,试描述用以增加其电导率的两个物理过程;提高迁移率和和提高本征载流子浓度8.如果有相同的电阻率的掺杂锗和硅半导体, 问哪一个材料的少子浓度高, 为什么锗的少子浓度高;由电阻率=1/nqu和ni2=n0p0以及硅和锗本征载流子浓度的数量级差别,可以算出锗的少子浓度高;9.硅电阻率与温度的关系图10.光学波散射和声学波散射的物理机构有何区别各在什么样晶体中起主要作用光学波散射：弹性散射,散射前后电子能量基本不变;主要在离子性晶体中起作用声学波散射：非弹性散射,散射前后电子能量发生改变;主要在共价性晶体中起作用;11.说明本征锗和硅中载流子迁移率随温度增加如何变化迁移率随温度的升高逐渐降低12.电导有效质量和状态密度有效质量有何区别它们与电子的纵向有效质量和横向有效质量的关系如何当导带底的等能面不是球面时,不同方向的电导的有效质量就不同,且态密度分布可能不同,通过把不同的电导有效质量进行加权平均,就可以换算得到状态密度的有效质量; 13.对于仅含一种杂质的锗样品,如果要确定载流子符号、浓度、迁移率和有效质量,应进行哪些测量进行霍尔系数测量和回旋共振法测有效质量;14.解释多能谷散射如何影响材料的导电性;多能谷之间有效质量不同导致迁移率不同,当电子从一能谷跃迁到另一能谷时,迁移率会减低,导致导电性降低;15.解释耿氏振荡现象,振荡频率取决于哪些参数耿氏振荡来源于半导体内的负微分电导,振荡频率决定于外加电压和器件的长度;16.半导体本征吸收与本征光电导本征吸收：半导体吸收光子能量大于带隙的光子,使电子直接跃迁到导带;又本征吸收产生的非平衡载流子的增加使半导体电导率增加;17.光电导灵敏度与光电导增益因子光电导灵敏度：单位光照度所引起的光电导增益因子：铜一种材料由于结构不同,可以产生不同的光电导效果,用增益因子来表示光电导的增强;第五章1. 区别半导体平衡状态和非平衡状态有何不同什么叫非平衡载流子什么叫非平衡载流子的稳定分布半导体的热平衡状态是相对的,有条件的;如果对半导体施加外界作用,破坏了热平衡条件,这就迫使它处于与热平衡状态相偏离的状态,称为非平衡状态;处于非平衡态的半导体比平衡态多出来的这部分载流子称为非平衡载流子;2. 掺杂、改变温度和光照激发均能改变半导体的电导率,它们之间有何区别试从物理模型上予以说明;掺杂：增加浓度,温度：增加本征载流子光照：产生非平衡载流子,增加载流子数目3. 在平衡情况下,载流子有没有复合这种过程为什么着重讨论非平衡载流子的复合过程有,4. 为什么不能用费米能级作为非平衡载流子浓度的标准而要引入准费米能级费米能级和准费米能级有何区别当热平衡状态受到外界影响,遭到破坏, 使半导体处于非平衡状态,不再存在统一的费米能级,因为费米能级和统计分布函数都是指热平衡状态下;而分别就价带和导带中的电子来说,它们各自基本上处于平衡状态,导带和价带之间处于不平衡状态,准费米能级是不重合的;5. 在稳定不变的光照下,半导体中电子和空穴浓度也是保持恒定不变的,但为什么说半导体处于非平衡状态光照是外部条件,6. 说明直接复合、间接复合的物理意义;直接：电子在导带和价带之间的直接跃迁而引起的电子和空穴的复合消失过程间接复合：电子空穴通过禁带中的能级复合；7. 区别: 复合效应和陷阱效应,复合中心和陷阱中心,俘获和复合,俘获截面和俘获几率;复合效应：陷阱效应：积累非平衡载流子的作用;相应的杂质和缺陷为陷阱中心8. 非辐射复合主要有哪几种非辐射复合：表面复合；深能级复合；俄歇Auger复合；9. 载流子的寿命非平衡载流子浓度减少到1/e所经历的时间;10. 扩散流密度与稳态扩散方程单位时间通过单位面积的粒子数称为扩散流密度；参考P165 5-8111. 爱因斯坦关系的推导P170-17112. 连续性方程中各项的物理意义及其典型器件结构的解第1项---由于扩散运动,单位时间单位体积中积累的空穴数；第2,3项---由于漂移运动,单位时间单位体积中积累的空穴数；第4项---由于其它某种因素单位时间单位体积中产生的空穴数产生率；第5项---为由于存在复合过程单位时间单位体积中复合消失的空穴数；第六章1.平衡pn结有什么特点,画出势垒区中载流子漂移运动和扩散运动的方向;2.定性地画出正向偏置时pn结能带图；在图上标出准费米能级的位置,并与平衡时pn结能带图进行比较;3.写出pn结整流方程,并说明方程中每一项的物理意义,对于较大的正向偏置和反向偏置,这个方程分别说明什么样的物理过程;正向偏压, V>0, 正向电流密度随正向偏压指数增大;反向电流密度为常数,不随偏压改变4.反向电流由哪几部分构成的在一般情况下什么是主要的为什么反向电流和温度关系很大5.解释硅pn结的反向电流随反向电压增加而增大的原因;6.为什么pn结的接触电位差不能通过万用表跨接在二极管两端的方法进行测量;7.当pn结n型区的电导率远远大于p型区的电导率时,pn结电流主要是空穴流还是电子流8.说明pn结理想模型的基本假设, 在推导pn结电流–电压关系时,这些基本假设体现在哪些地方①小注入---即注入少数载流子浓度比平衡多数载流子浓度小得多；②突变耗尽层---即外加电压和接触电势差都落在耗尽层上,耗尽层中的电荷是由电离施主和电离受主的电荷组成,耗尽层外的半导体是电中性的;因此,注入的少数载流子在p区和n区是纯扩散运动;③通过耗尽层的电子和空穴电流为常量---耗尽层中没有载流子的产生及复合作用;④玻耳兹曼边界条件---即在耗尽层两端,载流子分布满足玻耳兹曼统计分布.9. 分别画出正向、反向偏置pn结n侧少数载流子的浓度与到pn结距离之间的函数关系曲线,指出过剩载流子浓度何处为正、何处为负10. 对于非理想pn情况应做如何修正着重从物理角度予以说明;测量结果与理论值存在差异的主要原因：①势垒区中载流子的产生与复合对电流影响；②大的注入条件③表面复合④串联电阻效应整理者：宋凌云。

半导体物理习题及答案 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN复习思考题与自测题第一章1.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。

答：原子中的电子是在原子核与电子库伦相互作用势的束缚作用下以电子云的形式存在，没有一个固定的轨道；而晶体中的电子是在整个晶体内运动的共有化电子，在晶体周期性势场中运动。

当原子互相靠近结成固体时，各个原子的内层电子仍然组成围绕各原子核的封闭壳层,和孤立原子一样;然而，外层价电子则参与原子间的相互作用，应该把它们看成是属于整个固体的一种新的运动状态。

组成晶体原子的外层电子共有化运动较强，其行为与自由电子相似，称为准自由电子，而内层电子共有化运动较弱，其行为与孤立原子的电子相似。

2.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。

答：引进有效质量的意义在于它概括了半导体内部势场的作用，使得在解决半导体中电子在外力作用下的运动规律时，可以不涉及半导体内部势场的作用。

惯性质量描述的是真空中的自由电子质量，而不能描述能带中不自由电子的运动，通常在晶体周期性势场作用下的电子惯性运动，成为有效质量3.一般来说, 对应于高能级的能带较宽,而禁带较窄,是否如此，为什么？答：不是，能级的宽窄取决于能带的疏密程度，能级越高能带越密，也就是越窄；而禁带的宽窄取决于掺杂的浓度，掺杂浓度高，禁带就会变窄，掺杂浓度低，禁带就比较宽。

4.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.是否如此，为什么？答：有效质量与能量函数对于K的二次微商成反比，对宽窄不同的各个能带，1（k）随k的变化情况不同，能带越窄，二次微商越小，有效质量越大，内层电子的能带窄，有效质量大；外层电子的能带宽，有效质量小。

东南大学建筑系规划设计1995——1996城市规划设计1999城市规划原理1995——1998，2002中外建筑史和城建史2003中、外建筑史1991——1999，2001外国建筑史1991，1995——2000，2002中国建筑史1995——2001建筑构造1996，2002建筑技术(构造、结构)1998——1999，2002建筑设计1995——2000建筑设计基础2004建筑设计原理1995——1996建筑物理1999，2002素描1995——1998素描色彩1999素描与色彩画2002色彩画1995——1998西方美术史1999中、西美术史1997——1998中西美术史1995——1996，1998中西美术史及其理论1999创作与设计1999无线电工程系专业基础综合（信号与系统、数字电路）2004——2006专业基础综合（含信号与系统、计算机结构与系统、线性电子线路）2003 通信原理1994，1999——2003（1999有答案）信号与系统1997——2002数字电路与微机基础1998——2002模拟电子技术2000模拟电子线路1999——2002电磁场理论2001，2003——2004微机原理与应用1996——2000，2002（2002有答案）应用数学系高等代数1997——2005数学分析1995——2005概率论2003常微分方程2004物理系量子力学2001——2005普通物理2001——2005光学1997——1998，2000——2004热力学统计物理2001电磁场理论2001，2003——2004人文学院政治学原理2008法学理论2004法学综合（法理学）（含刑法学与刑事诉讼法学、宪法学、行政法学与行政诉讼法学）2004法学综合（民商法学）（含宪法学、法理学、行政法学与行政诉讼法学）2004 法学综合（宪法学与行政法学）（含刑法学与刑事诉讼法学、法理学、民商法学与民事诉讼法学）2004民商法学2004宪法和行政法学2004外语系二外日语1999——2004二外法语2000——2004（2003有答案）（注：2004年试卷共10页，缺第9页和第10页）二外德语2000——2002，2004二外俄语2000，2002基础英语1999——2002语言学1999——2002翻译与写作1999——2002基础英语与写作2003——2004（2003——2004有答案）语言学与翻译2003——2004英美文学与翻译2004（2004有答案）二外英语2004日语文学与翻译2004交通学院材料力学2003——2005材料力学（结）1995——2000材料力学（岩）2005结构力学1993——2006土力学及土质学1993——1997，1999——2005道路交通工程系统分析1994——2004（1994——1998，2003——2004有答案）电路分析基础1996——2004电路分析与自控原理2003交通工程学基础1992——2001生物信号处理1999——2003局部解剖学1996生理学1995——1997流行病学2005卫生综合2004——2005内科学1995——1998建筑研究所中外建筑史和城建史2003中、外建筑史1991——1999，2001外国建筑史1991，1995——2000，2002中国建筑史1995——2001建筑构造1996，2002建筑技术(构造、结构)1998——1999，2002建筑设计1995——2000建筑设计基础2004建筑设计原理1995——1996建筑物理1999，2002学习科学研究中心（无此试卷）远程教育学院计算机软件基础（含数据结构、操作系统、软件工程、编译原理、离散数学）2003 计算机专业基础2002，2004——2005计算机结构与逻辑设计2001年本科生期末考试试题离散数学考研试题集（含97——00年）10元编译原理1993——2001编译原理与操作系统2002操作系统1994——2001数据结构1992——2002机械工程系机械原理1993——2005机械设计2002——2004电路分析基础1996——2004电路分析与自控原理2003制冷原理2003——2004制冷原理与设备2000——2002材料力学2003——2005材料力学（结）1995——2000材料力学（岩）2005结构力学1993——2006材料力学2003——2005材料力学（结）1995——2000材料力学（岩）2005土力学及土质学1993——1997，1999——2005工程结构设计原理2005工程经济2003——2005工程流体力学1998——2005工程热力学2000——2004工程施工与管理2002工程力学2003——2005工程力学2002（样题）钢结构1997——1999环境微生物学2005水污染控制工程1997——2002流行病学2005普通化学1997——1998，2000——2005有机化学2004——2005卫生综合2004——2005管理原理1998——2005，2010（2010为回忆版）（注：2004年试卷共2页，缺第2页）自动控制系自动控制理论1997——2002自动控制原理2004高等代数1997——2005生物科学与医学工程系生物信号处理1999——2003现代生物学2003经济管理学院西方经济学1999——2003，2005，2010（2002——2003有答案）（注：2005、2010年试卷为回忆版）金融学基础2002——2005，2005答案管理原理1998——2005，2010（2010为回忆版）（注：2004年试卷共2页，缺第2页）管理学2000——2002，2005，2007（2000——2002有答案）现代管理学2003——2004，2010（2003有答案）（2010为回忆版）市场营销学1999，2000——2001高等代数1997——2005自动控制理论1997——2002自动控制原理2004运筹学2001体育系（无此试卷）仪器科学与工程系电路分析基础1996——2004电路分析与自控原理2003自动控制理论1997——2002自动控制原理2004电磁场理论2001，2003——2004微机系统与接口技术2001——2002微机原理与应用1996——2000，2002（2002有答案）公共卫生学院西方经济学1999——2003，2005，2010（2002——2003有答案）（注：2005、2010年试卷为回忆版）卫生综合2004——2005有机化学2004——2005分析化学1992——2005（1992——2005有答案）物理化学2004——2005物理化学（化）1998——2005物理化学（金材）2000，2002生物信号处理1999——2003局部解剖学1996生理学1996流行病学2005高等教育研究所（无此试卷）软件学院（无此试卷）集成电路学院模拟电子技术2000模拟电子线路1999——2002微机系统与接口技术2001——2002微机原理与应用1996——2000，2002（2002有答案）电磁场理论2001，2003——2004动力工程系结构力学1993——2006土力学及土质学1993——1997，1999——2005工程经济2003——2005工程流体力学1998——2005工程热力学2000——2004工程施工与管理2002热工自动调节原理2001——2004制冷原理2003——2004制冷原理与设备2000——2002电路分析基础1996——2004电路分析与自控原理2003传热学2000——2004普通化学1997——1998，2000——2005电子工程系物理化学2004——2005物理化学（化）1998——2005物理化学（金材）2000，2002半导体物理1996——2005，2010（2010为回忆版）模拟电子技术2000模拟电子线路1999——2002电子线路基础2001——2004电磁场理论2001，2003——2004高等代数1997——2005微机系统与接口技术2001——2002微机原理与应用1996——2000，2002（2002有答案）计算机科学与工程系计算机软件基础（含数据结构、操作系统、软件工程、编译原理、离散数学）2003 计算机专业基础2002，2004——2005计算机结构与逻辑设计2001年本科生期末考试试题离散数学考研试题集（含97——00年）10元编译原理1993——2001编译原理与操作系统2002操作系统1994——2001数据结构1992——2002材料科学与工程系物理化学2004——2005物理化学（化）1998——2005物理化学（金材）2000，2002材料力学2003——2005材料力学（结）1995——2000材料力学（岩）2005钢结构1997——1999金属学2003——2004金属学及热处理1999——2002，2005卫生综合2004——2005电气工程系电工基础2000——2006模拟电子技术2000模拟电子线路1999——2002微机原理与应用1996——2000，2002（2002有答案）电磁场理论2001，2003——2004化学化工系物理化学2004——2005物理化学（化）1998——2005物理化学（金材）2000，2002艺术学系素描1995——1998素描色彩1999素描与色彩画2002色彩画1995——1998西方美术史1999中、西美术史1997——1998中西美术史1995——1996，1998中西美术史及其理论1999创作与设计1999临床医学院生物信号处理1999——2003局部解剖学1996生理学1995——1997流行病学2005卫生综合2004——2005内科学1995——1998情报科学技术研究所（无此试卷）职业技术教育学院（无此试卷）英语（单考）1999——2000。

---------------------------------------------------------------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&lt;100&gt;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( )。