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半导体物理复习试题及复习资料一、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 ）。
n型半导体和p型半导体是半导体物理学中常见的两种类型。
它们在电子学和光电子学中具有重要的应用，因此对它们的性质和特性进行深入的研究具有重要意义。
在这篇文章中，将重点探讨n型半导体和p型半导体的极化曲线，以帮助读者更好地理解它们的特性。
1. n型半导体的极化曲线n型半导体是指在其晶格中掺入了杂质，使得半导体材料中存在着很多自由电子。
在n型半导体的极化曲线中，我们可以看到电子的浓度随着温度的升高而增加，而电子迁移率随着温度的升高而减小。
这是由于温度升高会导致半导体晶格振动增强，影响了电子的迁移能力。
在n型半导体的极化曲线中，我们还可以观察到在低温下，电子迁移率呈线性增加，而在高温下呈指数减小。
这一现象与半导体中电子-声子相互作用有关。
2. p型半导体的极化曲线p型半导体是指在其晶格中掺入了杂质，使得半导体材料中存在着很多空穴。
在p型半导体的极化曲线中，空穴的浓度随着温度的升高而增加，而空穴迁移率随着温度的升高而减小。
这也是由于温度升高会导致半导体晶格振动增强，影响了空穴的迁移能力。
与n型半导体类似，p型半导体的极化曲线中也可以观察到在低温下，空穴迁移率呈线性增加，而在高温下呈指数减小。
3. n型半导体和p型半导体的比较在比较n型半导体和p型半导体的极化曲线时，我们可以发现它们在电子迁移率和空穴迁移率方面存在一些明显的差异。
在n型半导体中，电子迁移率通常比空穴迁移率高，而在p型半导体中，空穴迁移率通常比电子迁移率高。
这一差异与半导体材料的本征性质有关，即n型半导体中电子是主要载流子，而p型半导体中空穴是主要载流子。
4. 应用对n型半导体和p型半导体的极化曲线进行深入的研究可以为半导体器件的设计和制造提供重要的参考。
在太阳能电池中，了解n型半导体和p型半导体的极化曲线可以帮助优化器件的性能和效率。
在光电子器件中，了解这些曲线也可以帮助设计更高性能的半导体激光器和光电探测器。
总结n型半导体和p型半导体的极化曲线是研究半导体材料特性和应用的重要工具。
半导体物理试卷四参考答案及评分标准一、选择题（每小题1分，共15分）二、填空题（每空1分，共10分）1. p A ；N A − p A2. 1/e3. N i T −32⁄4. 1qN D μn ⁄5. r n n (N t −n t )；r p pn t6. qN D ；−qN A7. d 2V (x )d 2x =−qN D εr ε0⁄⁄三、简答题（每小题6分，共30分）1. 从实际硅晶体角度和能带角度说明，什么叫本征激发？产生本征激发所需的能量必须符合什么条件？ 参考答案：从实际硅晶体角度来说，本征激发就是共价键上的电子被激发成为自由电子的过程。
（2分）从能带角度来说，本征激发就是价带电子被激发成为导带电子的过程。
（2分） 产生本征激发所需的能量必须大于等于带隙宽度。
（2分）2. 以n 型半导体为例，与非简并半导体相比较，简述简并半导体及其特征，包括杂质浓度、费米能级位置、导带中电子服从的统计分布、杂质电离情况、杂质电离能和禁带宽度变化。
参考答案：简并半导体杂质浓度更大。
费米能级与导带底重合甚至进入导带。
导带中电子服从费米分布。
室温情况下杂质不能充分电离。
杂质电离能和禁带宽度都减小。
会出现杂质带导电。
（每要点1分）3. 简述最有效复合中心的特点及其对非平衡载流子寿命的影响。
若有杂质元素硼、铝、磷、砷、金、铜可供选择，在制造硅光电开关器件时，需选择哪些元素进行掺杂，并简要说明原因。
参考答案：最有效复合中心对电子和空穴的俘获系数相等（1分）。
能级位置接近禁带中线（1分）。
最有效复合中心的存在将缩短非平衡载流子寿命（1分）。
在制造硅光电开关器件时，通常选取金、铜进行掺杂，因为它们在硅的禁带中引入深能级，而其它杂质如硼、铝、磷、砷在禁带中产生浅能级（3分）。
4. 简述平衡p -n 结有哪些特征？参考答案：平衡p-n 结特征：流过p-n 结的净电流为零(1分)；这时空间电荷的数量一定(1分)；空间电荷区的厚度一定(1分)；内建电场大小一定(1分)；势垒高度一定(1分)；有统一的费米能级(1分)。
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。
半导体的负温度效应半导体的负温度效应是指在特定条件下，随着温度升高，半导体材料电阻降低的现象。
这是半导体材料特性中非常重要的一个现象，因此在本文中，我们会对负温度效应进行更加详细的介绍。
一、半导体材料的基础特性半导体是一种材料（如硅、锗等），它能够具有良导电性或绝缘性，也就是说，半导体具有电阻率介于金属和非导体之间的特性。
半导体的导电性是通过在材料中掺杂很少量的杂质元素来实现的。
杂质元素的掺杂会引起半导体能级结构的改变，从而改变材料的导电性质。
掺杂后形成的半导体材料分为N型半导体和P型半导体。
二、半导体的负温度系数对于大多数材料来说，在温度升高时，其电阻会随温度升高而增加，这就是常温材料（常见的电阻器材料如金属和陶瓷）的一般现象。
但是对于半导体材料来说，半导体的电阻随着温度的上升呈现负温度系数的变化规律，即电阻率随温度的升高而降低。
这种情况是由于温度的上升，半导体中的自由电子增加，因此导电电流也随之上升，从而导致电阻率的降低。
三、负温度效应的应用负温度效应在半导体制备、控制器设计、气体传感器、电子元器件设计以及实验室科学研究等领域得到了广泛应用。
在半导体材料制备方面，负温度效应可以有效地提高半导体材料的均匀性和稳定性。
在控制器的设计中，利用负温度效应可以实现温度控制的自动调节。
在气体传感器的应用中，通过测量电学特性（如电阻）的变化，可以确定半导体与气体的接触是否存在。
这种传感器利用了半导体敏感元件与气体接触时的气体分子吸附作用，因此能够实现对气体检测敏锐的检测。
在电子元器件设计中，负温度效应可以减少器件工作中的温度漂移问题，提高电子元器件的性能稳定性。
在实验室科学研究中，负温度效应可以帮助科学家们建立温度传感器，实现对高精度测温的精确控制，以及对众多物理和化学现象的研究。
四、结论半导体的负温度效应是半导体材料特性中重要的一项特性，具有广泛的应用前景。
通过负温度效应，可以实现对材料的垂直温度控制、高精度温度传感器的实现、自动温度控制及气体检测的机制。
载流子浓度随温度变化的规律引言：载流子浓度是指在半导体材料中自由移动的电子或空穴的数目，它是半导体材料导电性质的重要参数。
而载流子浓度又会受到温度的影响，温度升高会对载流子浓度产生一定的影响。
本文将探讨载流子浓度随温度变化的规律。
一、载流子的产生和浓度半导体材料中的载流子主要有电子和空穴。
在绝缘体中，电子和空穴的浓度极低；在导体中，电子和空穴的浓度很高；而在半导体材料中，电子和空穴的浓度介于绝缘体和导体之间。
在半导体材料中，载流子的产生主要有两种方式：1. 热激发：半导体材料中的载流子可以通过吸收外界热能激发而产生。
温度升高会增加材料内部的热能，从而增加载流子的激发概率，使得载流子浓度增加。
2. 杂质掺杂：在半导体材料中引入杂质可以改变其导电性质。
掺入杂质后，原来的半导体材料称为掺杂半导体材料。
掺杂半导体材料中杂质原子的离子化过程会产生电子或空穴，从而增加载流子的浓度。
二、载流子浓度随温度变化的规律1. 对于n型半导体材料：n型半导体材料中的主要载流子是电子。
在室温下，随着温度升高，电子的激发概率增加，导致电子浓度增加。
但当温度进一步升高时，由于杂质原子的电离程度增加，电子与杂质原子的复合速率也会增加，从而导致电子浓度下降。
2. 对于p型半导体材料：p型半导体材料中的主要载流子是空穴。
在室温下，随着温度升高，空穴的激发概率增加，导致空穴浓度增加。
但当温度进一步升高时，由于杂质原子的电离程度增加，空穴与杂质原子的复合速率也会增加，从而导致空穴浓度下降。
3. 温度和杂质浓度的综合影响：除了温度对载流子浓度的直接影响外，杂质浓度也会对载流子浓度产生影响。
在温度升高的同时，杂质原子的电离程度也会增加，从而加剧载流子的复合速率。
因此，在温度升高和杂质浓度增加的双重影响下，载流子浓度可能会出现复杂的变化规律。
三、应用和意义对于半导体材料的工程应用来说，了解载流子浓度随温度变化的规律是非常重要的。
在温度变化较大的环境中，我们需要对载流子浓度进行准确的预测和控制，以确保半导体器件的正常工作。
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）一、选择题（每小题2分，共20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<100>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()c g E ，电子占据能级E 的几率为()B f E ，则导带电子浓度为( )。
A. ()()c B g E f EB. ()()c B g E f E dEC.()cEc c E g E dE ′∫D.()()cEc c B E g E f E dE′∫4.简并半导体是指( )的半导体。
A. (E c －E F )或(E F -E v )≤0 B. (E c －E F )或(E F -E v )≥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.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( )。
A. 电离杂质的散射增强 B. 晶格振动散射增强题 号一二三四五六七总分得 分阅卷人院/系 年级 专业 姓名 学号答 题 勿 超 装 订 线 ------------------------------装---------------------------------------------订----------------------------------------线----------------------------------------得分C. 载流子浓度减少D. 杂质没有完全电离6.对于小注入的n 型半导体，电子和空穴的准费米能级分别为n FE 和pF E 。
n型半导体的费米能级是描述该半导体中电子能级分布的一个重要参数，它随着温度的变化而发生变化。
了解n型半导体的费米能级随温度变化的规律对于研究半导体器件的性能和特性具有重要意义。
本文将从温度对半导体电子能级的影响、费米能级变化的理论解释和实际应用等方面来阐述n型半导体费米能级随温度变化的曲线。
一、温度对半导体电子能级的影响在n型半导体中，随着温度的升高，半导体中的电子受到热激发而激发到导带中。
当温度较低时，半导体中的绝大部分电子都停留在价带中，而随着温度的升高，电子逐渐跃迁到导带中，导致导带中的载流子浓度增加。
这种现象导致n型半导体中的费米能级随温度的升高而发生变化。
二、费米能级变化的理论解释根据固体物理学理论，费米能级的位置与载流子的浓度有关。
在n型半导体中，费米能级位于导带边缘以下，用来描述处于能带中的载流子浓度。
随着温度的升高，导带中的载流子浓度增加，费米能级会随之升高。
这是由于费米能级是在热平衡状态下，价带中的电子激发到导带中的能量达到平衡的结果。
随着温度的变化，n型半导体中的费米能级会呈现出不同的变化曲线。
三、实际应用对n型半导体费米能级随温度变化的曲线进行研究，不仅有助于了解半导体材料的性质，还可以指导半导体器件的设计和制造。
在半导体器件中，费米能级的变化会影响器件的导电特性、电子迁移率等参数。
通过研究费米能级随温度变化的曲线，可以优化器件结构和材料选择，提高器件的性能和稳定性。
在红外探测器、光伏材料等领域，研究费米能级随温度变化的规律也具有重要的应用价值。
n型半导体的费米能级随温度的变化曲线是与温度和载流子浓度密切相关的重要参数，对半导体材料的研究具有重要的参考价值。
今后，我们还可以通过实验和理论模拟来深入探讨费米能级随温度变化的规律，为半导体材料的应用和发展提供更多的理论支持和技术指导。
随着科学技术的不断发展，对n型半导体费米能级随温度变化的规律进行深入研究的需求日益增加。
在实际应用中，不仅需要了解其基本理论，还需要探索它对各种半导体器件和材料性能的影响。
