2007年电子科技大学401半导体物理考研真题答案

………密………封………线………以………内………答………题………无………效……电子科技大学二零零七至二零零八学年第一学期期末考试一、选择填空（22×2=44分）1、在硅和锗的能带结构中，在布里渊中心存在两个极大值重合的价带，外面的能带（ B ），对应的有效质量（ C ），称该能带中的空穴为( E )。

A. 曲率大；B. 曲率小；C. 大；D. 小；E. 重空穴；F. 轻空穴2、在通常情况下，GaN呈（ A ）型结构，具有（ C ），它是（F ）半导体材料。

A. 纤锌矿型；B. 闪锌矿型；C. 六方对称性；D. 立方对称性；E.间接带隙；F. 直接带隙。

3、同一种施主杂质掺入甲、乙两种半导体，如果甲的相对介电常数εr是乙的3/4，m n*/m0值是乙的2倍，那么用类氢模型计算结果是（ D ）。

A.甲的施主杂质电离能是乙的8/3，弱束缚电子基态轨道半径为乙的3/4B.甲的施主杂质电离能是乙的3/2，弱束缚电子基态轨道半径为乙的32/9C.甲的施主杂质电离能是乙的16/3，弱束缚电子基态轨道半径为乙的8/3D.甲的施主杂质电离能是乙的32/9，弱束缚电子基态轨道半径为乙的3/84、.一块半导体寿命τ=15µs，光照在材料中会产生非平衡载流子，光照突然停止30µs后，其中非平衡载流子将衰减到原来的（ C ）。

A.1/4 ；B.1/e ；C.1/e2；D.1/25、在Ⅱ－Ⅺ族化合物半导体如ZnO中，由于是有电负性差别较大的元素组成的晶体，其化学建主要呈（A ）的特征，当负离子空位如O空位出现时，将产生（ D ），它起（ E ）作用。

A.离子键；B.共价键；C.负电中心；D.正电中心；E.施主；F.受主6、在纯的半导体硅中掺入硼，在一定的温度下，当掺入的浓度增加时，费米能级向（A ）移动；当掺杂浓度一定时，温度从室温逐步，费米能级向( C )移动。

A.Ev ；B.Ec ；C.Ei；D. E F7、把磷化镓在氮气氛中退火，会有氮取代部分的磷，这会在磷化镓中出现（D ）。

中国科学院研究生院2007年招收攻读硕士学位研究生入学统一考试试题科目名称：电子线路考生须知：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。

一、填空题（共18小题，每小题2分，共36分）1) 稳定电路输出电压应该采用的反馈组态是 ，稳定输出电流采用的反馈组态是 。

2) 反馈会影响电路的输出电阻，其中电压负反馈会 输出电阻，而电流负反馈会 输出电阻。

3) 放大电路在高频信号作用时放大倍数下降的原因是 存在，而低频信号作用时下降的原因是 存在。

4) 双极性集成运放的输入级多为 电路，中间级多为 电路，输出级多用 输出，偏置电路是 电路。

表1 A B C Y0 0 0 00 0 1 10 1 0 00 1 1 01 0 0 11 0 11 1 1 00 1 1 1 0 5) 差分放大电路有四种接法，分别是 、 、 、 ，其中 接法的共模抑制比KCMR 不为零。

6) 基本共射放大电路在放大区工作的条件是：发射结，其发射极电流Ie 是由 运动形成的；集电极 ，其集电极电流Ic 是由 运动形成的。

7) 十进制数(2537.80078125)10的十六进制表示形式是 。

8) 十进制数5的余3码BCD 编码为 。

9) 逻辑函数的真值表如表1所示，则其最小项之和表示为 (,,)Y F A B C =，最大项之积表示为 。

10) 图1电路实现的是 功能。

11) TTL 门电路组成的逻辑电路如图2所示，F ＝ 。

12) 图3为TTL 门电路组成的微分型 触发器，若其输出脉冲宽度为4W T s μ=，恢复时间为1s μ，则其输出信号最高频率为 KHz 。

13) 对最大幅值为5.1V ，带宽为20MHz 的模拟信号进行单通道A/D 转换，要求模拟信号每变化20mV 能使数字信号的LSB 变化，那么选择A/D 转换芯片的分辨率最少应为 位，转换速度最低为 MHz 。

2007年硕士学位研究生入学统一考试试题半导体物理学(乙) B卷一、解释下列名词及概念1．半导体中深能级杂质 2．禁带宽度 3．热载流子4．空穴 5．半导体的迁移率 6．准费米能级 7．欧姆接触8．表面复合速度 9．本征吸收 10．p-n结势垒电容二、简答题1．简述多能谷散射；2．简述霍耳效应；3．简述禁带变窄效应；4．简述半导体的几何磁阻效应。

三、平面正六方晶格如图所示，其矢量为：式中a为六角形两个平行对边间的距离。

1．求倒格子基矢；2．证明倒格子原胞的面积等于正格子原胞面积的倒数；(不考虑(2π) 2因子) 3．画出此晶格的第一布里渊区。

四、晶格常数为a的一维晶格，其导带极小值附近能量为价带极大值附近能量为为电子的惯性质量，h=6.63×10-34，s为普朗克常数，，a=0.314nm，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的变化。

五、设在一个金属--二氧化硅--p型硅构成的MOS结构上加一电压，如图所示，p型硅接低电位，金属接高电位，使半导体表面层出现耗尽状态。

1．根据耗尽层近似，求耗尽层内电势v(x) 。

2．若p-si的表面势Vs =0.4V，外加电压为5V，受主杂质浓度NA=1016/cm3，求耗尽层厚度。

(硅的介电常数εr =11.9，真空介电常数ε=8.85×10-14F/cm，电子电量q=1.60×10-19C) 。

六、已知硅突变结两边杂质浓度为NA =1016cm-3，ND=1020cm-3，1．求势垒高度和势垒宽度(300K时) ；2．画出电场E(x) 及电势V(x) 图。

(硅中本征载流子浓度ni =1.5×1010cm-3，硅的介电常数εr=11.9，真空介电常数E 0=8.85×10-14F/cm，玻耳兹曼常数k=1.38×10-23/K，300K时kT=0.026eV) 2007年半导体物理学(乙) B卷参考答案1．深能级杂质：在半导体的禁带产生的施主能级距离导带底较远，产生的受主能级距离价带顶也较远。

电⼦科技⼤学半导体物理期末考试试卷试题答案电⼦科技⼤学⼆零⼀零⾄⼆零⼀⼀学年第⼀学期期末考试1．对于⼤注⼊下的直接辐射复合，⾮平衡载流⼦的寿命与（D ）A. 平衡载流⼦浓度成正⽐B. ⾮平衡载流⼦浓度成正⽐C. 平衡载流⼦浓度成反⽐D. ⾮平衡载流⼦浓度成反⽐2．有3个硅样品，其掺杂情况分别是：甲．含铝1×10-15cm-3⼄.含硼和磷各1×10-17cm-3丙.含镓1×10-17cm-3室温下，这些样品的电阻率由⾼到低的顺序是（C ）A.甲⼄丙B. 甲丙⼄C. ⼄甲丙D. 丙甲⼄3．题2中样品的电⼦迁移率由⾼到低的顺序是（ B ）4．题2中费⽶能级由⾼到低的顺序是（ C ）5. 欧姆接触是指（ D ）的⾦属⼀半导体接触A. Wms = 0 B. Wms< 0C. Wms> 0 D. 阻值较⼩且具有对称⽽线性的伏安特性6．有效复合中⼼的能级必靠近( A )A.禁带中部B.导带C.价带D.费⽶能级7．当⼀种n型半导体的少⼦寿命由直接辐射复合决定时，其⼩注⼊下的少⼦寿命正⽐于（C ）A.1/n0B.1/△nC.1/p0D.1/△p8．半导体中载流⼦的扩散系数决定于其中的( A )A.散射机构B. 复合机构C.杂质浓变梯度D.表⾯复合速度9．MOS 器件绝缘层中的可动电荷是（ C ）A. 电⼦B. 空⽳C. 钠离⼦D. 硅离⼦10．以下4种半导体中最适合于制作⾼温器件的是（ D ）A. SiB. GeC. GaAsD. GaN⼆、解释并区别下列术语的物理意义（30 分，7+7+8+8，共4 题）1. 有效质量、纵向有效质量与横向有效质量（7 分）答：有效质量：由于半导体中载流⼦既受到外场⼒作⽤，⼜受到半导体内部周期性势场作⽤。

有效概括了半导体内部周期性势场的作⽤，使外场⼒和载流⼦加速度直接联系起来。

在直接由实验测得的有效质量后，可以很⽅便的解决电⼦的运动规律。

电子科技大学二零 九 至二零 一零 学年第 一 学期期 末 考试半导体物理 课程考试题 A 卷 （ 120分钟） 考试形式： 闭卷 考试日期 2010年 元月 18日课程成绩构成：平时 10 分， 期中 5 分， 实验 15 分， 期末 70 分一、选择题（共25分，共 25题，每题1 分）A ）的半导体。

A. 不含杂质和缺陷B. 电阻率最高C. 电子密度和空穴密度相等D. 电子密度与本征载流子密度相等2、如果一半导体的导带中发现电子的几率为零，那么该半导体必定（ D ）。

A. 不含施主杂质B. 不含受主杂质C. 不含任何杂质D. 处于绝对零度3、对于只含一种杂质的非简并n 型半导体，费米能级E F 随温度上升而（ D ）。

A. 单调上升B. 单调下降C. 经过一个极小值趋近EiD. 经过一个极大值趋近Ei4、如某材料电阻率随温度上升而先下降后上升，该材料为（ C ）。

A. 金属 B. 本征半导体 C. 掺杂半导体 D. 高纯化合物半导体5、公式*/m q τμ=中的τ是半导体载流子的（ C ）。

A. 迁移时间 B. 寿命 C. 平均自由时间 D. 扩散时间6、下面情况下的材料中，室温时功函数最大的是（ A ） A. 含硼1×1015cm -3的硅 B. 含磷1×1016cm -3的硅 C. 含硼1×1015cm -3，磷1×1016cm -3的硅 D. 纯净的硅7、室温下，如在半导体Si 中，同时掺有1×1014cm -3的硼和1.1×1015cm -3的磷，则电子浓度约为（ B ），空穴浓度为（ D ），费米能级为（ G ）。

将该半导体由室温度升至570K ，则多子浓度约为（ F ），少子浓度为（ F ），费米能级为（ I ）。

（已知：室温下，n i ≈1.5×1010cm -3；570K 时，n i ≈2×1017cm -3）A 、1×1014cm -3B 、1×1015cm -3C 、1.1×1015cm -3D 、2.25×105cm -3E 、1.2×1015cm -3F 、2×1017cm -3G 、高于EiH 、低于EiI 、等于Ei8、最有效的复合中心能级位置在（ D ）附近；最有利陷阱作用的能级位置在（ C ）附近，常见的是（ E ）陷阱。

电子科技大学二零零六至二零零七学年第一学期期末考试半导体物理课程考试题卷〔 120分钟〕考试形式：闭卷考试日期200 7年 1 月 14日注：1、本试卷总分值70分，平时成绩总分值15分，实验成绩总分值15分；2.、本课程总成绩=试卷分数+平时成绩+实验成绩。

课程成绩构成：平时分，期中分，实验分，期末分一、选择填空〔含多项选择题〕〔2×20=40分〕1、锗的晶格构造和能带构造分别是〔 C 〕。

A. 金刚石型和直接禁带型B. 闪锌矿型和直接禁带型C. 金刚石型和间接禁带型D. 闪锌矿型和间接禁带型2、简并半导体是指〔 A 〕的半导体。

A、(E C-E F)或(E F-E V)≤0B、(E C-E F)或(E F-E V)≥0C、能使用玻耳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一样的电子3、在某半导体掺入硼的浓度为1014cm-3, 磷为1015cm-3，那么该半导体为〔 B 〕半导体；其有效杂质浓度约为〔 E 〕。

A. 本征，B. n型，C. p型，D. ×1015cm-3,E. 9×1014cm-34、当半导体材料处于热平衡时，其电子浓度与空穴浓度的乘积为〔 B 〕，并且该乘积和〔E、F 〕有关，而与〔 C、D 〕无关。

A、变化量；B、常数；C、杂质浓度；D、杂质类型；E、禁带宽度；F、温度5、在一定温度下，对一非简并n型半导体材料，减少掺杂浓度，会使得〔 C 〕靠近中间能级E i；如果增加掺杂浓度，有可能使得〔 C 〕进入〔 A 〕，实现重掺杂成为简并半导体。

A、E c；B、E v；C、E F；D、E g；E、E i。

67、如果温度升高，半导体中的电离杂质散射概率和晶格振动散射概率的变化分别是〔C〕。

A、变大，变大B、变小，变小C、变小，变大D、变大，变小8、最有效的复合中心能级的位置在〔D 〕附近，最有利于陷阱作用的能级位置位于〔C 〕附近，并且常见的是〔 E 〕陷阱。

电⼦科技⼤学半导体物理期末考试试卷B试题答案电⼦科技⼤学⼆零九⾄⼆零⼀零学年第⼀学期期末考试半导体物理课程考试题 B 卷（ 120分钟）考试形式：闭卷考试⽇期 2010年元⽉ 18⽇⼀、填空题: （共16分，每空1 分）1. 简并半导体⼀般是重掺杂半导体，这时⽤不可忽略。

3.5. 在半导体中同时掺⼊施主杂质和受主杂质，它们具有杂质补偿的作⽤，在制造各种半导体器件时，往往利⽤这种作⽤改变半导体的导电性能。

6. ZnO 是⼀种宽禁带半导体，真空制备过程中通常会导致材料缺氧形成氧空位，存在氧空位的ZnO 半导体为 N/电⼦型半导体。

9. 有效质量概括了晶体内部势场对载流⼦的作⽤，可通过回旋共振实验来测量。

10. 某N 型Si 半导体的功函数W S 是，⾦属Al 的功函数W m 是 eV ，该半导体和⾦属接触时的界⾯将会形成反阻挡层接触/欧姆接触。

11. 有效复合中⼼的能级位置靠近禁带中⼼能级/本征费⽶能级/E i 。

12. MIS 结构中半导体表⾯处于临界强反型时，表⾯少⼦浓度等于内部多⼦浓度，13. ⾦属和n型半导体接触形成肖特基势垒，若外加正向偏压于⾦属，则半导体⼆、选择题（共15分，每题1 分）1. 如果对半导体进⾏重掺杂，会出现的现象是 D 。

A. 禁带变宽 B. 少⼦迁移率增⼤ C. 多⼦浓度减⼩ D. 简并化2. 已知室温下Si 的本征载流⼦浓度为310105.1-?=cm n i 。

处于稳态的某掺杂Si 半导体中电⼦浓度315105.1-?=cm n ，空⽳浓度为312105.1-?=cm p ，则该半导体 A 。

A. 存在⼩注⼊的⾮平衡载流⼦ B. 存在⼤注⼊的⾮平衡载流⼦ C. 处于热平衡态 D.是简并半导体3. 下⾯说法错误的是 D 。

A. 若半导体导带中发现电⼦的⼏率为0，则该半导体必定处于绝对零度B. 计算简并半导体载流⼦浓度时不能⽤波尔兹曼统计代替费⽶统计C. 处于低温弱电离区的半导体，其迁移率和电导率都随温度升⾼⽽增⼤D. 半导体中，导带电⼦都处于导带底E c能级位置4. 下⾯说法正确的是 D 。

第一篇 半导体中的电子状态习题1-1、 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。

1-2、 试定性说明Ge 、Si 的禁带宽度具有负温度系数的原因。

1-3、试指出空穴的主要特征。

1-4、简述Ge 、Si 和GaAS 的能带结构的主要特征。

1-5、某一维晶体的电子能带为[])sin(3.0)cos(1.01)(0ka ka E k E --=其中E 0=3eV ，晶格常数a=5х10-11m 。

求：（1） 能带宽度；（2） 能带底和能带顶的有效质量。

题解：1-1、 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。

1-2、 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。

1-3、 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 *。

1-4、 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 ；1-5、 解：（1） 由题意得：[][])sin(3)cos(1.0)cos(3)sin(1.002220ka ka E a kd dEka ka aE dk dE +=-=eVE E E E a kd dEa k E a k d dEa k a k a k ka tg dkdE o ooo1384.1min max ,01028.2)4349.198sin 34349.198(cos 1.0,4349.198,01028.2)4349.18sin 34349.18(cos 1.0,4349.184349.198,4349.1831,04002222400222121=-=∆<⨯-=+==>⨯=+====∴==--则能带宽度对应能带极大值。