半导体物理学试题库完整

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）。

半导体物理学试题库完整1.能够传导电荷的有效质量与能量函数对于波矢的二阶导数成反比。

有效质量的引入反映了晶体材料内部势场的作用。

2.半导体导带中的电子浓度取决于状态密度（即量子态按能量如何分布）和费米分布函数（即电子在不同能量的量子态上如何分布）。

3.当两种不同半导体接触后，费米能级较高的半导体界面一侧带正电。

在达到热平衡后，两者的费米能级相等。

4.半导体硅的价带极大值位于空间第一布里渊区的中央，其导带极小值位于[100]方向上距布里渊区边界约0.85倍处。

因此，它属于间接带隙半导体。

5.形成间隙原子和空位成对的点缺陷称为弗仑克耳缺陷。

形成原子空位而无间隙原子的点缺陷称为肖特基缺陷。

6.在一定温度下，与费米能级持平的量子态上的电子占据概率为1/2.高于费米能级2kT能级处的占据概率为1/1+exp(2)。

7.从能带角度来看，锗、硅属于间接带隙半导体，而砷化稼属于直接带隙半导体。

后者有利于光子的吸收和发射。

8.通常将服从XXX分布的电子系统称为非简并性系统，将服从费米分布的电子系统称为简并性系统。

9.对于同一种半导体材料，其电子浓度和空穴浓度的乘积与温度有关。

而对于不同的半导体材料，其浓度积在一定的温度下将取决于禁带宽度的大小。

10.半导体的晶格结构形式多种多样。

常见的Ge和Si材料，其原子均通过共价键四面体相互结合，属于金刚石结构；与Ge和Si晶格结构类似，两种不同元素形成的化合物半导体通过共价键四面体还可以形成闪锌矿和纤锌矿等两种晶格结构。

11.如果电子从价带顶跃迁到导带底时XXX不发生变化，则具有这种能带结构的半导体称为直接禁带半导体。

否则称为间接禁带半导体。

A。

在质量较大的原子组成的半导体中，存在着空穴。

B。

空穴主要存在于价带顶附近曲率较大的等能面上。

C。

同样，空穴也可以存在于价带顶附近曲率较小的等能面上。

D。

空穴也可以出现在自旋-轨道耦合分裂出来的能带上。

12.电子在导带能级中分布的概率表达式是exp(-E-Ec)/(kT)，其中E为能级，Ec为导带底能级，k为玻尔兹曼常数，T为温度。

半导体器件试题库常用单位：在室温( T = 300K)时，硅本征载流子的浓度为n i = 1.5 1×010/cm3电荷的电量q= 1.6 ×10-19C μn=1350 cm2/V s μp=500 cm2/V sε0=8.854 ×10-12 F/m一)名词解释题杂质补偿：半导体内同时含有施主杂质和受主杂质时，施主和受主在导电性能上有互相抵消的作用，通常称为杂质的补偿作用。

非平衡载流子：半导体处于非平衡态时，附加的产生率使载流子浓度超过热平衡载流子浓度，额外产生的这部分载流子就是非平衡载流子。

迁移率：载流子在单位外电场作用下运动能力的强弱标志，即单位电场下的漂移速度。

晶向：晶面：二)填空题1．根据半导体材料内部原子排列的有序程度，可将固体材料分为、多晶和三种。

2．根据杂质原子在半导体晶格中所处位置，可分为杂质和杂质两种。

3．点缺陷主要分为、和反肖特基缺陷。

4．线缺陷，也称位错，包括、两种。

5．根据能带理论，当半导体获得电子时，能带向弯曲，获得空穴时，能带向弯曲。

6．能向半导体基体提供电子的杂质称为杂质；能向半导体基体提供空穴的杂质称为杂质。

7．对于N 型半导体，根据导带低E C和E F的相对位置，半导体可分为、弱简并和三种。

8．载流子产生定向运动形成电流的两大动力是9．在Si-SiO2 系统中，存在、固定电荷、和辐射电离缺陷 4 种基本形式的电荷或能态。

10．对于N 型半导体，当掺杂浓度提高时，费米能级分别向移动；对于P 型半导体，当温度升高时，费米能级向移动。

三）简答题1．什么是有效质量，引入有效质量的意义何在？有效质量与惯性质量的区别是什么？2．说明元素半导体Si 、Ge中主要掺杂杂质及其作用？3．说明费米分布函数和玻耳兹曼分布函数的实用范围？4．什么是杂质的补偿，补偿的意义是什么？四）问答题1．说明为什么不同的半导体材料制成的半导体器件或集成电路其最高工作温度各不相同？要获得在较高温度下能够正常工作的半导体器件的主要途径是什么？1．金刚石结构晶胞的晶格常数为a，计算晶面（100）、（110）的面间距和原子面密度。

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。

一.填空题1.能带中载流子的有效质量反比于能量函数对于波矢的.引入有效质量的意义在于其反映了晶体材料的的作用。

（二阶导数.内部势场）2.半导体导带中的电子浓度取决于导带的（即量子态按能量如何分布）和（即电子在不同能量的量子态上如何分布）。

（状态密度.费米分布函数）3.两种不同半导体接触后，费米能级较高的半导体界面一侧带电.达到热平衡后两者的费米能级。

（正.相等）4.半导体硅的价带极大值位于空间第一布里渊区的中央.其导带极小值位于方向上距布里渊区边界约0.85倍处.因此属于半导体。

（[100].间接带隙）5.间隙原子和空位成对出现的点缺陷称为;形成原子空位而无间隙原子的点缺陷称为。

（弗仑克耳缺陷.肖特基缺陷）6.在一定温度下.与费米能级持平的量子态上的电子占据概率为.高于费米能级2kT能级处的占据概率为。

（1/2.1/1+exp（2））7.从能带角度来看.锗、硅属于半导体.而砷化稼属于半导体.后者有利于光子的吸收和发射。

（间接带隙.直接带隙）8.通常把服从的电子系统称为非简并性系统.服从的电子系统称为简并性系统。

（玻尔兹曼分布.费米分布）9.对于同一种半导体材料其电子浓度和空穴浓度的乘积与有关.而对于不同的半导体材料其浓度积在一定的温度下将取决于的大小。

（温度.禁带宽度）10.半导体的晶格结构式多种多样的.常见的Ge和Si材料.其原子均通过共价键四面体相互结合.属于结构；与Ge和Si晶格结构类似.两种不同元素形成的化合物半导体通过共价键四面体还可以形成和纤锌矿等两种晶格结构。

（金刚石.闪锌矿）11.如果电子从价带顶跃迁到导带底时波矢k不发生变化.则具有这种能带结构的半导体称为禁带半导体.否则称为禁带半导体。

（直接.间接）12.半导体载流子在输运过程中.会受到各种散射机构的散射.主要散射机构有、、中性杂质散射、位错散射、载流子间的散射和等价能谷间散射。

（电离杂质的散射.晶格振动的散射）13.半导体中的载流子复合可以有很多途径.主要有两大类：的直接复合和通过禁带内的进行复合。

半导体物理期末试卷(含部分答案半导体物理,考试,复习,试卷一、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．nopo=ni2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nopo改变否？不变；当温度变化时，nopo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n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EF和EC的相对位置作为衡量简并化与非简并化的标准，那么EC EF 2k0T为非简并条件；0 EC EF 2k0T为弱简并条件；EC EF 010．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）。

11．指出下图各表示的是什么类型半导体？12. 以长声学波为主要散射机构时，电子迁移率μn与温度的-3/2 次方成正比13 半导体中载流子的扩散系数决定于其中的载流子的浓度梯度。

半导体物理学题库半导体物理学是研究半导体材料物理性质和内部微观过程的学科，它对于现代电子技术的发展起着至关重要的作用。

为了帮助大家更好地学习和掌握这门学科，我们精心整理了一份半导体物理学题库。

一、选择题1、以下哪种材料不是常见的半导体？（）A 硅B 锗C 铜D 砷化镓答案：C解析：铜是导体，不是半导体。

硅、锗和砷化镓都是常见的半导体材料。

2、半导体中载流子的主要类型有（）A 电子和空穴B 正离子和负离子C 质子和中子D 原子和分子答案：A解析：在半导体中，参与导电的载流子主要是电子和空穴。

3、本征半导体的电导率主要取决于（）A 温度B 杂质浓度C 晶体结构D 外加电场答案：A解析：本征半导体的电导率主要由温度决定，温度升高，本征激发增强，载流子浓度增加，电导率增大。

4、施主杂质在半导体中提供（）A 电子B 空穴C 电子和空穴D 既不提供电子也不提供空穴答案：A解析：施主杂质能够释放电子，从而增加半导体中的电子浓度。

5、受主杂质在半导体中提供（）A 电子B 空穴C 电子和空穴D 既不提供电子也不提供空穴答案：B解析：受主杂质能够接受电子，从而增加半导体中的空穴浓度。

二、填空题1、半导体的能带结构中，导带和价带之间的能量间隔称为________。

答案：禁带宽度2、常见的半导体晶体结构有________、＿_______和________。

答案：金刚石结构、闪锌矿结构、纤锌矿结构3、本征半导体中，电子浓度和空穴浓度的乘积是一个________。

答案：常数4、半导体中的扩散电流是由________引起的。

答案：载流子浓度梯度5、当半导体处于热平衡状态时，费米能级的位置在________。

答案：禁带中央附近三、简答题1、简述半导体的导电机制。

答：半导体的导电机制主要依靠电子和空穴两种载流子。

在本征半导体中，温度升高时，价带中的电子获得能量跃迁到导带，形成电子空穴对，从而产生导电能力。

在外加电场作用下，电子和空穴分别向相反的方向移动，形成电流。

《半导体物理学》习题库完整第1章思考题和习题1. 300K时硅的晶格常数a=5.43?，求每个晶胞所含的完整原⼦数和原⼦密度为多少？2. 综述半导体材料的基本特性及Si、GaAs的晶格结构和特征。

3. 画出绝缘体、半导体、导体的简化能带图，并对它们的导电性能作出定性解释。

4. 以硅为例，简述半导体能带的形成过程。

5. 证明本征半导体的本征费⽶能级E i位于禁带中央。

6. 简述迁移率、扩散长度的物理意义。

7. 室温下硅的有效态密度Nc=2.8×1019cm-3,κT=0.026eV,禁带宽度Eg=1.12eV，如果忽略禁带宽度随温度的变化，求：（a）计算77K、300K、473K 3个温度下的本征载流⼦浓度。

（b） 300K本征硅电⼦和空⽳的迁移率分别为1450cm2/V·s和500cm2/V·s，计算本征硅的电阻率是多少？8. 某硅棒掺有浓度分别为1016/cm3和1018/cm3的磷，求室温下的载流⼦浓度及费⽶能级E FN的位置（分别从导带底和本征费⽶能级算起）。

9. 某硅棒掺有浓度分别为1015/cm3和1017/cm3的硼，求室温下的载流⼦浓度及费⽶能级E FP的位置（分别从价带顶和本征费⽶能级算起）。

10. 求室温下掺磷为1017/cm3的N+型硅的电阻率与电导率。

11. 掺有浓度为3×1016cm-3的硼原⼦的硅，室温下计算：（a）光注⼊△n=△p=3×1012cm-3的⾮平衡载流⼦，是否为⼩注⼊？为什么？（b）附加光电导率△σ为多少？（c）画出光注⼊下的准费⽶能级E’FN和E’FP(E i为参考)的位置⽰意图。

（d）画出平衡下的能带图，标出E C、E V、E FP、E i能级的位置，在此基础上再画出光注⼊时，E FP’和E FN’，并说明偏离E FP的程度是不同的。

12. 室温下施主杂质浓度N D=4×1015 cm-3的N型半导体，测得载流⼦迁移率µn=1050cm2/V·s，µp=400 cm2/V·s,κT/q=0.026V,求相应的扩散系数和扩散长度为多少？第2章思考题和习题1．简述ＰＮ结空间电荷区的形成过程和动态平衡过程。

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。