研究生《高等半导体器件物理》试题

西安电子科技大学2020年硕士研究生招生考试初试试题考试科目代码及名称801半导体物理考试时间2019年12月22日下午(3小时)答题要求：所有答案(填空题按照标号写)必须写在答题纸上，写在试题上一律作废，准考证号写在指定位置!一、填空题(30分，每空1分)1、根据晶体对称性， Si的导带底在(1) 晶向上共有(2)个等价的能谷， Si的导带极小值位于(3) , Si 的导带电子有效质量是(4) 的。

2、有效质量各向异性时电导有效质量(me)l=(5) ,半导体Si的mi=0.98ma,m,=0.19ma 它的电导有效质量是(6) 。

3、半导体的导电能力会受到外界的(7) 、(8) 、(9) 和电场强度、磁场强度的影响而发生显著变化，半导体的电阻率通常在(10) 2 cm 范围内，4、室温下Si 的Nc=2.8×10/⁹cm³,如果Ep=Ec 为简并化条件，则发生简并时Si的导带电子浓度为. (11)c m³ (费米积分Fiz(O)=0.6); 室温下Ge 中掺P(4Ep=0.012eV), 若选取Ep=EckoT 为简并化条件，发生简并时电离杂质浓度占总杂质浓度的比例为(12) %。

5、根据杂质在半导体中所处位置，可将杂质分为. (13) 式杂质和(14) 式杂质；根据杂质在半导体中得失电子或空穴情况，可将杂质分为. (15) 和(16) 杂质；若将Au 掺入Ge 中可以引入(17) 个杂质能级，存在着(18) 种荷电状态；若将Au掺入Si中可以引入(19) 个杂质能级，这些能级都是有效的(20)6、一维情况下的空穴连续性方程是(21) ,其中方程等号左边项表示(22) ,方程等号右边第一项表示(23) ,等号右边第二和第三项表示(24), 等号右边第四项表示 (25) ,等号右边第五项表示(26) 。

稳态扩散方程只是连续性方程的一个特例，当连续性方程中的(27)= 0、(28)= 0、(29)= 0、(30)= 0时，就由连续性方程得到了稳态扩散方程。

《半导体物理》课程考试试卷（A ）开课二级学院: , 考试时间: 年____月____日时考试形式：闭卷√、开卷□, 允许带计算器入场一、选择题（每小题2分, 共10分）1.室温下一硫化镉样品的可动载流子密度为, 迁移率为, 则此样品的电导率是。

A. 16B. 17C. 18D. 192.一块长的硅片, 横截面是, 用于测量电子迁移率。

已知掺杂浓度为, 测得电阻值为, 则其电子迁移率为。

A. 1450B. 550C. 780D. 13903.室温下, 费米分布函数在处的值为A. 0B. 0.5C. 0.56D. 14.对某块掺杂硅材料在整个温度范围内测量霍尔系数, 结果均为, 则该材料的导电类型为A. N型B. P型C. 本征D. 不确定5.一个零偏压下的PN结电容, 每单位面积的耗尽层电容, 硅的介电常数为, 则耗尽层宽度是A. B. C. D.二、判断题（每小题2分, 共10分）1.载流子的扩散运动产生漂移电流。

（）2.简并化半导体的主要特点是掺杂浓度很低。

（）3.SiC是宽带隙的半导体材料。

（）4.弗仑克尔缺陷是指空位和间隙原子成对出现的缺陷。

（）5.对于窄禁带半导体材料, 热电击穿是重要的击穿机制。

（）三、填空题（每空2分, 共10分）1.有效的陷阱中心能级在附近。

2.一定温度下, 非简并半导体的热平衡载流子浓度的乘积= 。

3.最初测出载流子有效质量的实验名称是。

4.金属半导体接触可分为两类, 分别是和欧姆接触。

5.不含任何杂质和缺陷的理想半导体称为半导体。

四、名词解释（每小题4分, 共8分）1.耿氏效应2.准费米能级五、简答题（每小题8分, 共16分）1、解释什么是深能级杂质和浅能级杂质？硅中掺入的硼属于哪一种杂质？硅中掺入的金属于哪一种杂质, 起什么作用？2.简述费米分布函数和玻尔兹曼分布函数的区别。

六、计算：（共12分）假设在PN结的两侧有相同和均匀的掺杂, , 计算单位面积的非补偿施Array主离子的数量。

半导体物理考研题库半导体物理是电子科学与技术领域中的一个重要分支，它涉及到半导体材料的物理特性和电子器件的工作原理。

考研题库通常包含各种类型的题目，如选择题、填空题、简答题、计算题和论述题等。

以下是一些可能包含在半导体物理考研题库中的问题示例：1. 简述半导体材料的基本特性。

半导体材料具有介于导体和绝缘体之间的电导率，其电导率可以通过掺杂、温度变化等方式进行调控。

半导体材料的导电性主要依赖于价带电子的激发到导带。

2. 解释PN结的工作原理。

PN结是半导体中的基本结构，由P型半导体和N型半导体接触形成。

在PN结中，P型材料的空穴和N型材料的电子会相互扩散，形成耗尽区，耗尽区内没有自由载流子，因此电阻较高。

3. 计算题：给定一个硅二极管的正向偏置电压为0.7V，求其正向电流。

假设二极管的正向电流-电压特性遵循理想二极管方程：\[ I =I_0 (e^{qV/nkT} - 1) \]其中，\( I_0 \) 是反向饱和电流，\( q \) 是电子电荷，\( V \) 是电压，\( n \) 是理想因子（通常取1），\( k \) 是玻尔兹曼常数，\( T \) 是绝对温度。

4. 论述题：为什么说MOSFET是现代集成电路中最重要的器件之一？MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）因其高开关速度、低功耗和高集成度等优点，成为现代集成电路中不可或缺的基本元件。

它在数字逻辑电路、模拟电路和射频电路中都有广泛应用。

5. 填空题：在半导体中，电子从价带跃迁到导带的过程称为______。

答案：激发。

6. 选择题：以下哪种材料不适合用作半导体材料？A. 硅B. 锗C. 铜D. 碳化硅7. 计算题：一个PN结二极管在反向偏置时，其耗尽区宽度为W，求耗尽区的电场强度。

耗尽区的电场强度可以通过空间电荷区的电荷密度和介电常数来计算。

电场强度 \( E \) 与耗尽区宽度 \( W \) 的关系为：\[ E =\frac{qN_A}{\varepsilon_s W} \]其中，\( N_A \) 是掺杂浓度，\( \varepsilon_s \) 是半导体材料的介电常数。

高级半导体试题及答案一、选择题（每题2分，共10分）1. 下列哪种材料通常被用来制作半导体器件？A. 石英B. 玻璃C. 硅D. 木材答案：C2. 半导体的导电性介于哪种两种材料之间？A. 金属和绝缘体B. 金属和超导体C. 绝缘体和超导体D. 金属和塑料答案：A3. 下列哪个效应是半导体特有的？A. 光电效应B. 霍尔效应C. 热电效应D. 所有选项答案：D4. PN结的正向偏置是指：A. P区接正电，N区接负电B. P区接负电，N区接正电C. P区和N区都接正电D. P区和N区都接负电答案：A5. 下列哪种器件不是半导体器件？A. 二极管B. 三极管C. 电容器D. 场效应管答案：C二、填空题（每题2分，共10分）1. 半导体材料的导电性可以通过改变其________来控制。

答案：掺杂2. 半导体器件中的PN结在正向偏置时，其导电性会________。

答案：增加3. 在半导体中，电子的流动被称为________。

答案：电子电流4. 半导体器件的制造过程中，通常需要进行________工艺。

答案：光刻5. 半导体材料的能带结构中，价带和导带之间的能量差称为________。

答案：能隙三、简答题（每题5分，共20分）1. 简述半导体材料的掺杂过程及其对导电性的影响。

答案：半导体材料的掺杂过程是指在纯净的半导体材料中有意地掺入少量的杂质原子，这些杂质原子可以是五价元素（如磷、砷）或三价元素（如硼、铝）。

掺入五价元素时，会形成n型半导体，因为每个杂质原子会提供一个额外的自由电子，从而增加材料的电子浓度；掺入三价元素时，会形成p型半导体，因为每个杂质原子会缺少一个电子，形成空穴，从而增加材料的空穴浓度。

掺杂过程显著提高了半导体的导电性。

2. 解释什么是PN结，并说明其在电子器件中的作用。

答案：PN结是由P型半导体和N型半导体紧密接触形成的结构。

在PN结中，P区的空穴和N区的电子会相互扩散，形成一个耗尽区，该区域的载流子浓度非常低，因此具有很高的电阻。

1稳态2肖特基势垒（要知道英文名）3受激辐射4自发辐射5非平衡状态6厄雷效应7 热电子8空穴9直接复合和间接复合问答题1什么是欧姆接触2激光器激射的条件论述题1、pn结的单向导通性（正向反向？？？）2、led的外量子效率受什么影响，如何提高？3、双极性晶体管的放大原理4、MOS和MES的区别5、异质结的应用推导题1 推导平衡状态的费米能级处处相等2光电探测器的外量子效率受什么影响稳态：半导体内载流子浓度不随时间变化而变化。

肖特基势垒：Schottky barrrier指一具有大的势垒高度（即金属与半导体功函数之差远大于KT）以及掺杂浓度比导带或价带上态密度低的金属—半导体接触。

受激辐射：一能量为ｈν光子撞击原本处于激态的原子，此原子被激发后转移到基态，并且放出一个与入射辐射相位相同、能量相同的光子，这个过程称为受激辐射。

自发辐射：处于激发态的原子很不稳定，经过短暂的时间后，在不受外来的激发情况下，它就会跳回基态，并放出一个光子，这个过程称为自发辐射。

非平衡状态：空穴与电子浓度之积大于热平衡载流子浓度的平方时，半导体处于非平衡状态。

Early效应：当集电极与基极间的反向偏压增加时（即V EC增大时），基区宽度减少，导致基区中的少数载流子浓度梯度增加，扩散电流随之增加，因此β0也增加。

这种随着V EC增大β0也增大从而导致BJT为非线性放大的效应称为Early效应。

热电子：真空能级以上的电子称为热电子。

空穴：电子挣脱化学键的束缚后留下来的空的键位，或者原子中空的量子状态，称为空穴，其有效质量为正。

直接复合和间接复合：电子直接由导带跃迁到价带从而发生非平衡载流子的复合，该复合称为直接复合。

若非平衡载流子是通过复合中心进行的复合，则该复合称为间接复合。

1稳态2肖特基势垒（要知道英文名）3受激辐射4自发辐射5非平衡状态6厄雷效应7 热电子8空穴9直接复合和间接复合问答题欧姆接触：相对于半导体器件总电阻而言，其接触电阻可以忽略的金属—半导体接触，称为欧姆接触。

中国科学院大学2020年招收攻读硕士学位研究生入学统一考试试题科目名称：半导体物理考生须知：1．本试卷满分为150分，全部考试时间总计180分钟。

2．所有答案必须写在答题纸上，写在试题纸上或草稿纸上一律无效。

3．可以使用无字典存储和编程功能的电子计算器。

一、（共50分，每题5分）解释下列名词或概念1. 等同的能谷间散射2. 杂质电离能3. 理想MIS 结构的平带状态4. 准费米能级5. pn 结扩散电容6. 价带的有效状态密度7. 表面复合速度 8. 自由载流子吸收9. 费米分布函数 10. 半导体的汤姆逊效应二、（共20分，每题10分）简答题1. 简述理想MIS 结构的高频C-V 特性（以p 型半导体为例）。

2. 1963年，Gunn 发现，给n 型GaAs 两端电极加以电压使得GaAs 内电场超过3⨯103V/cm 时，电流便会以很高的频率振荡，这个效应称为耿氏效应（Gunn effect ）。

1964年Koremer 指出，这与微分负阻理论一致。

请结合GaAs 的能带结构，简述GaAs 在高场下出现负阻效应的原因。

三、（20分）某正方结构二维晶体，晶格常数为a 。

与原子能级i ε对应的能带具有色散关系：)cos (cos 2),(10a k a k J J k k E y x i y x +++=ε，J 0和J 1为小于零的常数。

(1) 该二维晶体的倒格子是什么结构？给出第一布里渊区k 的取值范围。

(2) 画出第一布里渊区内沿[1,1]方向，电子有效质量随波矢k 的变化关系曲线m e *(k )。

(3) 设该能带为满带，在能带底处去除一个电子，形成一个空穴，计算倒空间中沿[1,1]方向的空穴的有效质量和运动速度。

四、（20分）掺硼的非简并p型硅中含有一定浓度的铟，在室温（300K）下，测得电阻率ρ＝2.84Ω·cm。

已知所掺硼浓度为N A1＝1016cm-3，硼的电离能ΔE A1＝E A1－E V＝0.045eV，铟的电离能ΔE A2＝E A2－E V＝0.16eV。

浙江理工大学二O一二年硕士学位研究生招生入学考试试题考试科目：半导体物理代码：928 （请考生在答题纸上答题，在此试题纸上答题无效）一、不定项选择题（30分，3分*10）1.具有闪锌矿结构的半导体材料为（）A、SiB、GeC、GaAsD、ZnO2.高纯度半导体就是（）A、对光透明的宽禁带半导体B、电阻率很高的补偿半导体C、温度很低的半导体D、杂质、缺陷浓度很低的半导体3.那些跃迁可能导致半导体发光（）A、本征跃迁B、带-杂质能级间辐射C、施主-受主对D、激子复合4.利用吸收光谱可以获得半导体材料的那些信息（）A、跃迁机制B、禁带宽度C、声子能量D、杂质能级5.PP+和NN+结为浅结，它们常用于（）A、小信号整流B、欧姆接触C、可变电容D、稳压二极管6.测知某半导体的霍尔系数随温度升高由正值变为零然后变为负值，则该半导体可能是（）A、纯净半导体B、p型半导体C、n型半导体D、以上三种都可能7.光电导指（）A、光在介质传播时的电导B、光在半导体材料中的传播速度C、光照引起的电导率变化D、光照产生激子引起的电导率增加8.非平衡载流子就是（）A、处于导带还未与价带空穴复合的电子B、不稳定的电子空穴对C、不停运动着的载流子D、偏离热平衡状态的载流子9.pn结击穿指（）A、反向电压随电流增加迅速增加B、正向电流随反向电压增加迅速增加C、正向电压随电流增加迅速增加D、反向电流随反向电压增加迅速增加10.有关隧道二极管的正向I-V特性及其应用正确的是（）A、I-V特性基本与普通pn结相同B、I-V曲线上存在一个负阻区C、可以做整流二极管用D、可用于高频振荡二、名词解释（45分，9分*5）1.硅的晶体结构，给出其晶体结构简图2.半导体的直接能带结构与间接能带结构3.简并半导体4.有效质量的物理意义5.霍尔效应及其主要应用三、问答题（10分*4）1.金属与n型半导体接触的能带结构图（假设金属的功函数大于半导体的功函数，在图中标出势垒、费米能级、导带及价带2.半导体中载流子的主要散射机构及其与温度的关系3.非简并半导体中电阻率随温度的变化趋势并解释原因4.p-n结击穿的概念，击穿机制的种类及不同击穿机制的原理。

2021考研华中科技大学901半导体物理真题完美回忆版华中科技大学2021考研901半导体物理真题一.名词解释4*5’1.共计化运动2.自旋半导体3半导体的霍尔效应4.半导体的塞贝克效应二．填空题10题每题两觑每空一分（都就是书上原话，但两个觑就是半导体器件的科学知识）1.回旋共振一般是在（低温）下进行，回旋频率等于（共振频率）。

2.硅锗就是（金刚石）型晶格结构，砷化镓就是（闪锌矿）型晶格结构3.杂质分为间隙式和（替位）式。

缺陷分为（点）缺陷，线缺陷，面缺陷4.散射非为（电离杂质散射）和（晶格振动散射）。

5.（迁移率）就是载流子（电子和空穴）在单位电场促进作用下的平均值漂移速度，（扩散系数）就是沿蔓延方向，在单位时间每单位浓度梯度的条件下，横向通过单位面积所蔓延某物质的质量或摩尔数。

6.异质结通过（导电类型）的不同分为同型异质结和异型异质结，又通过（）分为ⅰ型和ⅱ型。

---（第二个空课本上没有，我也不知道填什么）7.频率对pn结性能存有非常大影响是因为pn砂藓（结电容），其中又分成（势垒电容）和扩散电容。

8.肖特基势垒二极管与pn结相比有更（大）的js,与更（低）的正向导通电压。

9.单异质结激光器有更（）的禁带宽度，和更（）的折射率。

---（这个真不会）10.mos型场效应管不需加电压就能形成沟道的是（）型，需要加偏置电压才能形成沟道的是（）型。

（这是半导体器件物理里面的知识，应该填增强型和耗尽型）三．作图题5*10’1.画出绝缘体，半导体，导体能带图，并作简要说明。

2.图画出来n型硅半导体电阻率与温度关系曲线，谢泽生详细表明。

3.金半接触的肖特基模型中n型阻挡层的形成条件是什么，画出其平衡能带图。

4.画出隧道pn结的伏安特性曲线，说明其负阻的原因。

5.图画出来p型半导体在理想mis结构下，少子反型状态能带图与电荷分布。

四．简答题3*10’1.表述无机中心与陷阱中心的联系与区别，详尽表明。

2.详尽表明pn结雪崩打穿与隧道打穿的打穿机理。

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。