北京大学半导体物理历年考研真题汇编
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北大物理考研试题真题及答案模拟试题:北京大学物理学院考研真题及答案一、选择题(每题3分,共30分)1. 根据量子力学的基本原理,一个粒子的波函数ψ(r, t)可以描述粒子在位置r和时间t的概率分布。
如果一个粒子被限制在一个一维盒子内,其波函数为:ψ(x) = A * sin(πx/L),其中L是盒子的长度,A是归一化的常数。
若粒子的动能为E,那么E的表达式为:A. E = (h^2 * π^2) / (8 * m * L^2)B. E = (h^2 * π^2) / (2 * m * L^2)C. E = (h^2 * π^2) / (16 * m * L^2)D. E = (h^2 * π^2) / (4 * m * L^2)2. 在电磁学中,麦克斯韦方程组描述了电场E和磁场B与电荷密度ρ和电流密度J的关系。
下列哪一项不是麦克斯韦方程组的一部分?A. ∇• E = ρ/ε₀B. ∇ × E = -∂B/∂tC. ∇• B = 0D. ∇ × B = μ₀ * J + ε₀ * μ₀ * ∂E/∂t3. 考虑一个单摆系统,其摆长为L,质量为m,初始位移角度为θ₀。
当单摆从静止释放,忽略空气阻力,其周期T与下列哪个因素有关?A. 摆长LB. 质量mC. 初始位移角度θ₀D. 重力加速度g4. 热力学第二定律表述了熵增加的原理。
在一个孤立系统中,不可能通过有限步骤将系统从非平衡状态转换到平衡状态而不引起其他变化。
这被称为什么?A. 熵增原理B. 开尔文表述C. 克劳修斯表述D. 卡诺效率5. 光电效应中,光电子的最大动能与入射光的频率成正比。
这一现象无法用下列哪个理论解释?A. 经典波动说B. 量子力学C. 波粒二象性D. 光电效应方程6. 根据狭义相对论,长度收缩是观察者相对于运动物体运动时观察到的现象。
假设一个尺子在静止参考系中的长度为L₀,在相对于静止参考系以速度v运动的参考系中观察到的长度为L,那么L和L₀的关系是:A. L = L₀B. L = L₀ * sqrt(1 - v^2/c^2)C. L = L₀ / sqrt(1 - v^2/c^2)D. L = L₀ * (1 - v^2/c^2)7. 在量子力学中,海森堡不确定性原理表明了粒子的位置和动量不能同时被精确测量。
北⼯⼤半导体物理历年真题历年真题第⼀章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)第三章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 × 1010 cm?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 )。
33C F V F E E kT E E kT −≤−≤或装 订 线 内 请 勿 答 题4、俄歇复合 参考答案:电子与空穴复合的方式之一,属非辐射复合,其中没有光子的发射。
载流子从高能级向低能级跃迁,发生导带电子与价带空穴复合时,不是通过辐射光子或声子的方式释放能量,而是通过碰撞将多余的能量传递给另一个载流子,使这个载流子被激发到能量更高的能级上去。
然后,获得高能的载流子通过与晶格的连续散射方式(不断放出声子)逐渐释放其较高动能的过程。
带间俄歇复合在窄禁带半导体中及高温情况下起着重要作用,而与杂质和缺陷有关的俄歇复合过程,则常常是影响半导体发光器件发光效率的重要原因。
5、PN 结电容 参考答案:描述PN 结中存储电荷量随外加电压发生变化的物理量,定义为:T dQC dV=。
PN 结中具有电荷存储效应的因素包括:空间电荷耗尽区的耗尽电荷和外加偏压后的过剩少子注入,分别对应于空间电荷区势垒电容和过剩少子的扩散电容。
(1)势垒电容C TPN 结上外加电压的变化,导致势垒区的空间电荷数量随外加电压变化,这种电容效应称为势垒电容。
在耗尽层近似下,PN 结反向偏压下的势垒电容可以等效为一个平行板电容器的电容。
(2)扩散电容C DPN 结加正向偏压时,由于少子的注入,在扩散区内,都有一定数量的少子和等量的多子的积累,而且它们的浓度随正向偏压的变化而变化,从而形成了扩散电容:D Dp Dn C C +C =。
由于扩散电容随正向偏压按指数关系增加,所以在大的正向偏压时,扩散电容起主要作用。
二、(每题10分,共30分)1. 假设Si 半导体中N 型杂质的掺杂浓度为d N ,P 型杂质的掺杂浓度为a N ,请写出该半导体的电中性条件表达式;如果d a N N >,写出在热平衡和完全电离条件下,载流子(n 和p )浓度的表达式。
参考答案:(1)电中性条件表达式a a d d n N p p N n +−=+−其中,N d 和P a 分别是没有电离的施主和受主浓度。
北京工业大学1998年硕士研究生招生考试试题科目代码823科目名称:半导体物理
北京工业大学2001年硕士研究生招生考试试题科目代码823科目名称:半导体物理
假定纵轴(E)上一个刻度等于4
E
g
6)示意图画出电场强度分布图(ε~X);
7)示意画出电势分布图(V~X),假定纵轴(V)上一个刻度等于1/4的g E/q;
8)用g E表达出此pn结的自建电势bi V的大小。
六、(15分)一金属与N型硅构成的理想MOS结构,
9)画出此结构的高频C-V特性曲线,并标出反型区、耗尽区和积累区;
10)画出对应与反型区、耗尽区和积累区的能带图;
11)画出对应与反型区、耗尽区和积累区的电荷密度分布图。
七、(10分)一N型半导体与金属形成的理想Schottky二级管,当半导体的摻杂浓度D
N提高时,
12)半导体的功函数s W如何变化,说明原因;
13)此二极管的自建电势bi v会如何变化,并解释原因。
北京工业大学2002年硕士研究生招生考试试题科目代码823科目名称:半导体物理
图一、300k时si材料中的载流子迁移率和摻杂浓度的关系。