半导体物理练习题

半导体物理习题 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN附： 半导体物理习题第一章 晶体结构1. 指出下述各种结构是不是布拉伐格子。

如果是，请给出三个原基矢量；如果不是，请找出相应的布拉伐格子和尽可能小的基元。

（1） 底心立方（在立方单胞水平表面的中心有附加点的简立方）； （2） 侧面心立方（在立方单胞垂直表面的中心有附加点的简立方）； （3） 边心立方（在最近邻连线的中点有附加点的简立方）。

2. 证明体心立方格子和面心立方格子互为正、倒格子。

3. 在如图1所示的二维布拉伐格子中，以格点O 为原点，任意选取两组原基矢量，写出格点A 和B 的晶格矢量A R 和B R 。

4. 以基矢量为坐标轴（以晶格常数a 为度量单位，如图2），在闪锌矿结构的一个立方单胞中，写出各原子的坐标。

5.石墨有许多原子层，每层是由类似于蜂巢的六角形原子环组成，使每个原子有距离为a的三个近邻原子。

试证明在最小的晶胞中有两个原子，并画出正格子和倒格子。

第二章晶格振动和晶格缺陷1.质量为m和M的两种原子组成如图3所示的一维复式格子。

假设相邻原子间的弹性力常数都是β，试求出振动频谱。

2.设有一个一维原子链，原子质量均为m，其平衡位置如图4所示。

如果只考虑相邻原子间的相互作用，试在简谐近似下，求出振动频率ω与波矢q之间的函数关系。

3.若把聚乙烯链—CH=CH—CH=CH—看作是具有全同质量m、但力常数是以1β，2β交替变换的一维链，链的重复距离为a，试证明该一维链振动的特征频率为}])(2sin41[1{2/1221221212ββββββω+-±+=qam并画出色散曲线。

第三章 半导体中的电子状态1. 设晶格常数为a 的一维晶格，导带极小值附近的能量)(k E c 为mk k m k k E c 21222)(3)(-+=（3.1）价带极大值附近的能量)(k E v 为mk m k k E v 2221236)( -=（3.2）式中m 为电子质量，14.3,/1==a a k πÅ。

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。

半导体物理试卷一．填空题（20分）1.半导体的晶格结构有、和。

2.本征激发是指电子激发成为电子的过程。

3.pn 结电容包括和。

4.在简并化的重掺杂半导体中，n 型半导体的费米能级进入，p 型半导体费米能级进入。

5.半导体载流子在运动中会遭到散射，其根本原因是。

二．选择题（20分）1.能带底电子的有效质量为m n *,则1/m n *等于（）。

A.(d 2E/dk 2)k=0/h 2B.(d 2E/dk 2) k=0/hC. (d 2E/dk 2) k=0/k 2D. (d 2E/dk 2) k=0/k2.下列式中为费米分布函数的是（）。

A.)exp(21110Tk E E f -+ B.)exp(2110T-+C.)exp(110Tk E E f -+ D. )exp(0Tk E E f --3.已知n 型硅半导体中电子的寿命为350us,电子的迁移率为3600cm 2/vs ，则电子的扩散长度为（）A.0.15cm B 0.1 6cm C 0.17cm D 0.18cm 4.300k 时，硅的本征电导率为2*105Ω.cm,如果电子和空穴的迁移率分别为1300cm 2/vs ，500cm 2/vs ，则本征硅的载流子浓度为（）。

A.1.7*1010B.1.8*1010C.1.9*1010D.2*10105.导带阶等于（）A ．Ec-Ev B.Eg 2-Eg 1 C.χ1-χ2 D.Eg 2-Eg 1-(χ1-χ2) 6.发生弱简并的条件是（）A. Ec- E F ≦0B.Ec-E F 〉2k 0TC.0≦ Ec- E F ≦2k 0TD.以上都不对7.对于n 型半导体，满足小注入的条件是（） A.0n p n >>?=?B.0n p n <<>?=?8.pn 结空间电荷区又称为（）A.反型层C.堆积层D.以上都不对9. 在MIS 结构中，当金属板上加的电压为开启电压时，表面势VS=（）A.V BB.2 V BC.3 V BD.4 V B10.下列杂质掺入硅中为施主杂质的是（）A. AlB. GaC. InD. P 三．简答题（10分）1.以As 掺入Ge 中为例，说明什么是施主杂质、施主杂质电离过程和n 型半导体。

半导体物理试卷一、选择题（每题3分，共30分）1. 本征半导体是指（）的半导体。

A. 不含杂质和缺陷B. 电子浓度等于空穴浓度。

C. 导电性介于导体和绝缘体之间D. 以上都是。

2. 在半导体中，导带底附近的电子有效质量（）。

A. 大于零B. 小于零C. 等于零D. 可正可负。

3. 对于N型半导体，其多数载流子是（）。

A. 电子B. 空穴C. 离子D. 光子。

4. 杂质半导体中的杂质能级位于（）。

A. 禁带中B. 导带中C. 价带中D. 以上都有可能。

5. 半导体的费米能级随温度升高（）。

A. 向禁带中央移动B. 向导带底移动。

C. 向价带顶移动D. 不确定，取决于半导体类型。

6. 当PN结正向偏置时，（）。

A. 势垒高度降低，扩散电流大于漂移电流。

B. 势垒高度升高，扩散电流小于漂移电流。

C. 势垒高度不变，扩散电流等于漂移电流。

D. 势垒高度降低，扩散电流小于漂移电流。

7. PN结的电容包括（）。

A. 势垒电容和扩散电容B. 仅势垒电容。

C. 仅扩散电容D. 寄生电容。

8. 在半导体中，空穴的运动是（）。

A. 实际的粒子运动B. 电子运动的等效。

C. 离子运动的等效D. 光子运动的等效。

9. 半导体的电导率与（）有关。

A. 载流子浓度和迁移率B. 禁带宽度。

C. 杂质浓度D. 以上都是。

10. 以下哪种现象不是半导体的特性（）。

A. 光电导效应B. 压阻效应。

C. 超导现象D. 热电效应。

二、填空题（每题2分，共20分）1. 半导体的晶格结构主要有_____和_____（举两种）。

2. 根据杂质在半导体中提供载流子的类型，杂质可分为_____杂质和_____杂质。

3. 半导体的载流子散射机制主要有_____散射、_____散射等。

4. 在热平衡状态下，半导体中的电子浓度和空穴浓度的乘积为_____（表达式）。

5. PN结的空间电荷区是由_____和_____形成的。

6. 半导体的霍尔效应中，霍尔系数与载流子浓度和_____有关。

半导体物理试题库及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1. 在半导体中，电子从价带跃迁到导带所需能量的最小值称为：A. 禁带宽度B. 费米能级C. 载流子浓度D. 电子亲和能答案：A2. 下列哪种半导体材料的禁带宽度大于硅？A. 锗B. 砷化镓C. 硅D. 碳化硅答案：D3. PN结在正向偏置时，其导电性能主要取决于：A. 电子B. 空穴C. 杂质D. 复合答案：B4. 半导体器件中，二极管的导通电压通常为：A. 0.2VB. 0.7VC. 1.5VD. 3.3V答案：B5. 在半导体物理学中，霍尔效应可以用来测量：A. 载流子浓度B. 载流子迁移率C. 载流子类型D. 所有以上答案：D二、多项选择题（每题3分，共15分）1. 下列哪些因素会影响半导体的载流子浓度？（多选）A. 温度B. 光照C. 杂质浓度D. 材料类型答案：ABCD2. 半导体器件的能带结构包括：A. 价带B. 导带C. 禁带D. 费米能级答案：ABC3. 下列哪些是半导体材料的特性？（多选）A. 导电性介于导体和绝缘体之间B. 导电性随温度升高而增加C. 导电性随光照强度增加而增加D. 导电性随杂质浓度增加而增加答案：ABCD三、填空题（每空1分，共20分）1. 半导体材料的导电性可以通过掺杂来改变，其中掺入____类型的杂质可以增加载流子浓度。

答案：施主2. 在PN结中，当外加电压的方向与PN结内电场方向相反时，称为______偏置。

答案：反向3. 半导体材料的导电性随温度升高而______。

答案：增加4. 半导体器件的能带结构中，价带和导带之间的区域称为______。

答案：禁带5. 霍尔效应测量中，当载流子受到垂直于电流方向的磁场作用时，会在垂直于电流和磁场的方向上产生______。

答案：霍尔电压四、简答题（每题5分，共10分）1. 简述半导体材料的导电机制。

答案：半导体材料的导电机制主要涉及价带中的电子获得足够能量跃迁到导带，从而成为自由电子，同时在价带中留下空穴。

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 )。

1、晶格常数2.5Å的一维晶格，当外加102V/m和107V/m电场时,试分别计算电子自能带底运动到能带顶所需时间。

（1Å=10n m=10-10m）2、指出下图中各表示的是什么半导体?3、如图所示，解释一下n0~T关系曲线。

４、若费米能E F=5eV，利用费米分布函数计算在什么温度下电子占据E=5.5eV能级的概率为１％。

并计算在该温度下电子分布概率0.9~0.1所对应的能量区间。

５、两块n型硅材料,在某一温度T时，第一块与第二块的电子密度之比为n1/n2=e（e是自然对数的底）（１）如果第一块材料的费米能级在导带底之下３k0T，试求出第二块材料中费米能级的位置；（２）求出两块材料中空穴密度之比p1/p2。

6、硼的密度分别为N A1和N A2(N A1>N A2)的两个硅样品，在室温条件下:（１）哪个样品的少子密度低?（２）哪个样品的E F离价带顶近?（３）如果再掺入少量的磷(磷的密度N`D< N A2)，它们的E F如何变化?7、现有三块半导体硅材料，已知在室温下(３００K)它们的空穴浓度分别为p01=2.25×1016cm-3、p02=1.5×1010cm-3、p03=2.25×104cm-3。

（１）分别计算这三块材料的电子浓度n01、n02、 n03；（２）判别这三块材料的导电类型；（３）分别计算这三块材料的费米能级的位置。

８、室温下，本征锗的电阻率为47Ω·cm，试求本征载流子浓度。

若掺入锑杂质，使每106个锗原子中有一个杂质原子,计算室温下电子浓度和空穴浓度。

设杂质全部电离。

锗原子的浓度为4.4×1022/cm3，试求该掺杂锗材料的电阻率。

设µn=3600cm2/(V·s)，µp=1700cm2/(V·s)且认为不随掺杂而变化。

n i=2.5×1013cm-3。

半导体试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1. 半导体材料的导电性介于金属和绝缘体之间，这是因为：A. 半导体材料内部存在大量的自由电子B. 半导体材料内部存在大量的空穴C. 半导体材料的能带结构D. 半导体材料的晶格结构答案：C2. 下列哪种掺杂方式可以增加半导体的导电性？A. N型掺杂B. P型掺杂C. 同时进行N型和P型掺杂D. 不进行任何掺杂答案：A3. 半导体的PN结在正向偏置时，其导通的原因是：A. 电子从P区注入N区B. 空穴从N区注入P区C. 电子和空穴的复合D. 电子和空穴的注入答案：D4. 半导体器件中，晶体管的放大作用主要依赖于：A. 基极电流B. 发射极电流C. 集电极电流D. 所有电流的总和5. 下列哪种材料不适合作为半导体材料？A. 硅B. 锗C. 铜D. 砷化镓答案：C6. 半导体器件的最小特征尺寸缩小，可以带来以下哪些好处？A. 降低成本B. 提高速度C. 减少功耗D. 所有以上答案：D7. 在半导体工艺中，光刻技术主要用于：A. 制造晶体管B. 制造集成电路C. 制造绝缘体D. 制造导线答案：B8. 半导体的能带理论中，价带和导带之间的区域被称为：A. 能隙B. 能级C. 能带D. 能区答案：A9. 下列哪种半导体器件具有记忆功能？B. 晶体管C. 存储器D. 逻辑门答案：C10. 半导体器件的热稳定性主要取决于：A. 材料的热导率B. 器件的散热设计C. 器件的制造工艺D. 所有以上答案：D二、多项选择题（每题3分，共15分）1. 半导体材料的特性包括：A. 导电性B. 绝缘性C. 半导体性D. 磁性答案：AC2. 下列哪些因素会影响半导体器件的性能？A. 温度B. 湿度C. 光照D. 电压答案：ABC3. 半导体器件的类型包括：A. 二极管B. 晶体管C. 集成电路D. 电阻答案：ABC4. 下列哪些是半导体材料的掺杂元素？A. 硼B. 磷C. 铜D. 锗答案：AB5. 在半导体工艺中，下列哪些步骤是必要的？A. 清洗B. 氧化C. 蒸发D. 抛光答案：ABC三、填空题（每题2分，共20分）1. 半导体材料的导电性主要依赖于______。

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 )。

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。

解：在一定温度下，价带电子获得足够的能量（≥E g）被激发到导带成为导电电子的过程就是本征激发。

其结果是在半导体中出现成对的电子-空穴对。

如果温度升高，则禁带宽度变窄，跃迁所需的能量变小，将会有更多的电子被激发到导带中。

2、试指出空穴的主要特征。

解：空穴是未被电子占据的空量子态，被用来描述半满带中的大量电子的集体运动状态，是准粒子。

主要特征如下：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 nD、m P*=-m n*。

3、试定性说明Ge、Si的禁带宽度具有负温度系数的原因。

解：电子的共有化运动导致孤立原子的能级形成能带，即允带和禁带。

温度升高，则电子的共有化运动加剧，导致允带进一步分裂、变宽；允带变宽，则导致允带与允带之间的禁带相对变窄。

反之，温度降低，将导致禁带变宽。

因此，Ge、Si的禁带宽度具有负温度系数。

4、简述Ge、Si和GaAS的能带结构的主要特征。

解：（1）G e、Si:a）Eg (Si：0K) = ；Eg (Ge：0K) = ；b）间接能隙结构c）禁带宽度E g随温度增加而减小；（2）G aAs：a）E g（300K）= ，Eg (0K) = ；b）直接能隙结构；c）Eg负温度系数特性：dE g/dT = ×10-4eV/K；5、什么叫浅能级杂质它们电离后有何特点解：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。

6、什么叫施主什么叫施主电离施主电离前后有何特征试举例说明之，并用能带图表征出n型半导体。

解：半导体中掺入施主杂质后，施主电离后将成为带正电离子，并同时向导带提供电子，这种杂质就叫施主。

施主电离成为带正电离子（中心）的过程就叫施主电离。

施主电离前不带电，电离后带正电。

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 )。

一、名词解释1、施主杂质：在半导体中电离时，能够释放电子而产生导电电子并形成正电中心的杂质称为施主杂质。

受主杂质：在半导体中电离时，能够释放空穴而产生导电空穴并形成负电中心的杂质称为受主杂质。

2、本征半导体：完全不含缺陷且无晶格缺陷的纯净半导体称为本征半导体。

实际半导体不可能绝对地纯净，本征半导体一般是指导电主要由本征激发决定的纯净半导体。

3、多子、少子（1）少子：指少数载流子，是相对于多子而言的。

如在半导体材料中某种载流子占少数，在导电中起到次要作用，则称它为少子。

（2）多子：指多数载流子，是相对于少子而言的。

如在半导体材料中某种载流子占多数，在导电中起到主要作用，则称它为多子。

4、欧姆接触指金属与半导体的接触，其接触面的电阻远小于半导体本身的电阻，实现的主要措施是在半导体表面层进行高参杂或引入大量的复合中心。

5、（1）费米能级: 费米能级是绝对零度时电子的最高能级。

（2）受主能级: 被受主杂质所束缚的空穴的能量状态称为受主能级（3）施主能级：被施主杂质束缚的电子的能量状态称为施主能级6、电子亲和能：真空的自由电子能级与导带底能级之间的能量差，也就是把导带底的电子拿出到真空去而变成自由电子所需要的能量。

7、深/浅能级（1）浅能级杂质：在半导体中，能够提供能量靠近导带的电子束缚态或能量接近价带的空穴束缚态的杂质称为浅能级杂质。

（2）深能级杂质：在半导体中，能够提供能量接近价带的电子束缚态或能量接近导带的空穴束缚态的杂质称为深能级杂质。

8、肖特基势垒金属与半导体接触时，若二者功函不同，载流子会在金属与半导体之间流动，稳定时系统费米能级统一，在半导体表面一层形成表面势垒，是一个高阻区域，称为阻挡层。

电子必须跨越的界面处势垒通常称为肖特基势垒。

二、简答题1.简述PN结反向击穿的原理（雪崩效应、齐纳击穿、热电击穿）答：（1）雪崩击穿：半导体中， pn 结反向电压增大时，势垒区中的电场很强，在势垒区内的电子和空穴由于受到强电场的漂移作用，具有很大的动能，它们与势垒区内的晶格原子发生碰撞时，能把价键上的电子和空穴碰撞出来，成为导电电子，同时产生一个空穴。

第一章1．试定性说明Ge 、Si 得禁带宽度具有负温度系数得原因。

解：电子得共有化运动导致孤立原子得能级形成能带，即允带与禁带。

温度升高，则电子得共有化运动加剧，导致允带进一步分裂、变宽；允带变宽，则导致允带与允带之间得禁带相对变窄。

反之，温度降低，将导致禁带变宽。

因此，Ge 、Si 得禁带宽度具有负温度系数。

2．试指出空穴得主要特征。

解：空穴就是未被电子占据得空量子态，被用来描述半满带中得大量电子得集体运动状态，就是准粒子。

主要特征如下：A 、荷正电:q +；B 、空穴浓度表示为p (电子浓度表示为n )；C 、n p E E -=；D 、**n p m m -=。

3．简述Ge 、Si 与GaAS 得能带结构得主要特征。

解：(1) Ge 、Si:a ）Eg (Si ：0K) = 1、21eV ；Eg (Ge ：0K) = 1、170eV ；b ）间接能隙结构c ）禁带宽度E g 随温度增加而减小；(2) GaAs ：a ）E g （300K ）= 1、428eV ，Eg (0K) = 1、522eV ；b ）直接能隙结构；c ）Eg 负温度系数特性： dE g /dT = -3、95×10-4eV/K ；4．试述有效质量得意义解：有效质量概括了半导体得内部势场得作用,使得在解决半导体得电子自外力作用下得运动规律时,可以不涉及到半导体内部势场得作用,特别就是*m 可以直接由实验测定,因而可以方便解决电子得运动规律。

5．设晶格常数为a 得一维晶格，导带极小值附近能量)(k E c 与价带极大值附近能量)(k E v 分别为：0212022)(3)(m k k m k k E c -+=ηη，022021236)(m k m k k E v ηη-= 0m 为电子惯性质量，nm a ak 314.0,1==π。

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得变化。

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。