级半导体器件物理期末试题(A

电子科技大学半导体物理期末考试试卷a试题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2022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EF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、公式某/mqτμ=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某1015cm-3的硅B.含磷1某1016cm-3的硅C.含硼1某1015cm-3，磷1某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某1014cm-3的硼和1.1某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，ni≈1.5某1010cm-3；570K时，ni≈2某1017cm-3）A、1某1014cm-3B、1某1015cm-3C、1.1某1015cm-3D、2.25某105cm-3E、1.2某1015cm-3F、2某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。

半导体物理期末试卷（含部分答案⼀、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．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）。

2006级《现代半导体器件》期末考试试卷A 标准答案1. (1)对于P －Si 为衬底时：V n N q kT i A FP29.0105.110ln 026.0ln 1015=⨯⨯==ϕ，而氧化层电容：287140/109.2101209.31085.8----⨯=⨯⨯⨯==cm F t C oxoxox εε则阈值电压()V C Q n Nq kT C qN V ox ox ms i A ox FP D s TN 41.1109.2106.11038.029.02109.258.09.11106.1101085.82ln 2228191121281915142120-=⨯⨯⨯⨯--⨯+⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=-++⎥⎦⎤⎢⎣⎡=-----φϕεε(2)对于N －Si 衬底：V n N q kT i D FN29.0105.110ln 026.0ln 1015-=⨯⨯-=-=ϕ ()V C Q n Nq kT C V ox ox ms i D oxFP s TP 53.2109.2106.11032.029.02109.258.0106.1109.111085.82ln 22281911212201915142120-=⨯⨯⨯⨯-+⨯-⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯-=-+-⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=---φϕεε结果表明对于NMOS ，在考虑界面电荷影响的前提下，在V GS ＝0时即可实现正常工作，而对于PMOS 阈值电压为负，室温下处于截止状态，所以平带电压对于MOSFET 的阈值电压的影响很大。

2. 解：(1)双极晶体管的开关过程可分为四个阶段：a.延迟阶段；b.上升阶段；c.储存阶段；d.下降阶段。

其中储存过程所需要的时间最长，所以储存时间是影响开关时间的关键。

(2)储存过程是指从t 3外加脉冲信号去掉(V I =0)到t 4电流I C ＝0.9I CS 的过程。

当外加脉冲电压突然去掉时，I C 不会立刻减小，超量存储电荷不会立刻消失。

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） 。

装订线华南农业大学期末考试试卷（A卷）2017-2018学年第一学期考试科目：半导体物理考试类型：（开卷）考试考试时间：120 分钟学号姓名年级专业题号一二三总分得分评阅人一、选择题（本大题共20 小题，每小题 1 分，共20 分。

请将正确答案填在下面表格内，写在其它位置无效。

）题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10选项题号11 12 13 14 15 16 17 18 19 20选项1. 硅的晶体结构是（）A.金刚石B.闪锌矿C. 纤锌矿D.氯化钠2. 历史上锗在同硅的竞争中失利,最不可能的原因是（）A.硅便宜而锗贵B.锗的氧化物不如硅的氧化物稳定C. 同硅相比,锗容易碎D.硅最早进入人们视线,先入为主3.同硅相比,砷化镓具有一些明显优点。

下面不属于其优点的是（）A.频率特性好B. 工作温度高C. 光电性能好D. 毒性小4.以下不属于深能级杂质特点的关键词是（）A. 杂质浓度高B. 复合中心C. 电子陷阱D. 高速器件5.哪位发明家根据爱迪生效应制造出真空二极管?（）A. 爱迪生B.弗莱明C. 史密斯D. 布劳恩6.下面那个选项为挥发性半导体存储器? （）A. FLASHB.DRAMC. EEPROMD. P ROM7.人眼所见之白色光至少包括几种以上波长之色光所形成? （）A. 一种B.二种C. 三种D. 四种得分8.砷化镓的禁带宽度大约为 1.41eV,请问其发光频率在什么范围？（）A. 紫外光B.紫光C. 红光D. 红外光9.打印机里的硒鼓是一只表面上涂覆了硒的圆筒。

请问用于硒鼓上的硒利用了半导体的那种性质工作？A. 温度特性B.光电导特性C. 光伏特性D. 电容特性10.量子隧穿效应经常用于解释半导体器件的工作原理。

请问下面那个器件（或结构）的工作原理与隧穿效应无关？（）A. 江崎二极管B.稳压二极管C. 金属-半导体欧姆接触D. 整流二极管11.下面说法中错误的是（）A. 目前我国常用蓝光芯片的材质为InGaNB. Ⅲ、Ⅴ族杂质在硅和锗晶体中为深能级杂质C. 硅晶体结构是金刚石结构D. 砷化稼的能带结构是直接带隙结构12. 关于pn结，下列说法中不正确的是（）A. pn结是结型半导体器件的心脏。

半导体物理学期末复习试题及答案一一、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 ）。

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） 。

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。

半导体物理期末试题及答案第一题：1. 请简述什么是半导体材料？并举例说明。

半导体材料是介于导体和绝缘体之间的材料，具有介于宽禁带和窄禁带之间的带隙能量。

在常温下，半导体材料既可以导电又可以绝缘。

它的导电性质可以通过控制掺杂来改变。

例如，纯净的硅元素是绝缘体，而掺杂的硅元素可以成为半导体材料。

第二题：2. 请解释什么是PN结？并简述其工作原理。

PN结是由P型半导体和N型半导体之间形成的结。

P型半导体中的杂质具有正电荷，被称为施主杂质；N型半导体中的杂质具有负电荷，被称为受主杂质。

PN结的形成是通过将P型半导体和N型半导体紧密接触，使得施主和受主杂质间发生电荷转移。

工作原理：在PN结中，由于施主杂质和受主杂质之间的电荷转移，使得PN结两侧形成了电场。

这个电场导致了电子从N区向P区漂移，同时空穴从P区向N区漂移。

这种漂移现象产生了空间电荷区，称为耗尽层。

在没有外加电压时，由于耗尽层的存在，PN结处于平衡状态。

当施加外加电压时，可以改变耗尽层的宽度。

正偏压（P极接正电，N极接负电）会使得耗尽层变窄，增加电流流过的机会，从而形成导通。

而负偏压（P极接负电，N极接正电）则会使得耗尽层变宽，阻止电流流过，从而形成截止。

第三题：3. 请解释什么是PN结的击穿电压？并说明几种常见的击穿方式。

PN结的击穿电压是指当施加外加电压达到某一临界值时，PN结内的电场强度足以克服材料的绝缘性，导致电流剧增的电压。

击穿电压是PN结失去绝缘特性的临界电压。

常见的击穿方式包括：- 穿越击穿：在高反向电压下，电子从PN结中的价带直接穿越到导带。

这种击穿一般发生在高纯度的材料中。

- 雪崩击穿：在高反向电压下，少数载流子加速并与相邻的原子碰撞，释放更多的载流子。

这种击穿一般发生在掺杂较多的材料中。

- 隧道击穿：在高反向电压下，载流子通过突破禁带形成隧道效应而穿越PN结。

这种击穿一般发生在材料的禁带很窄的情况下。

第四题：4. 请介绍几种常见的半导体器件，并简要说明其原理和应用。

电子科技大学二零零七至二零零八学年第一学期期末考试一、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。