北京工业大学半导体物理真题考研答案(2004年)

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））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范围更宽。

（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 ）。

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北京工业大学2002年硕士研究生入学考试试题科目代码：551 科目名称：工程热力学适用专业：热能工程一、名词解释（每题3分，共30分）1 开口系统：热力系与外界之间有物质交换2 热力循环：封闭的热力过程3 可逆过程：当系统完成某一过程后，如能使过程逆行而使系统及外界回复到原始状态不遗留下任何变化，则称此过程为可逆过程。

4 孤立系统的熵增原理：在孤立系内，一切实际过程都朝着使系统熵增加的方向进行，或在极限情况下维持系统的熵不变，而任何使系统熵减少的过程是不可能发生的。

5 临界流速：在缩放喷管的喉部，流速恰好达到当地声速6 压气机的容积效率：气缸吸气的有效进气容量与活塞的排量容积之比。

7 水的三相点：水呈现气、液、固三相平衡共存状态8 水的气化潜热：在一定压力下，1kg饱和水转变为饱和蒸气吸收的热量9 制冷系数：制冷机循环中从冷源移出的热量与所耗功量之比。

10 含湿量：湿空气中包含的水蒸气质量与干空气质量之比值。

二、填空题（每题2分，共20分）1 工程热力学是热力学的一个分支，它着重研究与热能工程有关的热能和机械能相互转换的规律。

2 闭口系统中包含的物质是固定的，故也称闭口系统为控制质量系统。

3 系统吸热时它的熵增大；系统放热时它的熵增大、减少或不变；系统与外界不发生热的交换时它的熵增大或不变。

4 理想气体的热力学能的性质是1845年焦耳通过著名的焦耳实验确定的。

5 在任何过程中，单位质量的理想气体的温度升高1K时比热力学能增加的数值即等于其比定容热容的值；而比焓增加的数值即等于其比定压热容的值。

6 指出提高燃气轮机装置热效率的两条措施：将汽轮机出口的低压湿蒸汽完全凝结为水；采用过热蒸汽作为汽轮机的进口蒸汽。

7 固体和液体的比定压热容和比定容热容的数值近似相等。

8 完全不含水蒸气的空气称为干空气。

9 卡诺定理一的内容为：在两个给定的热源间工作的所有热机，不可能具有比可逆热机更高的热效率。

10 通常把湿饱和蒸汽中 饱和蒸气 的质量分数称为干度，并用x 表示。

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。

半导体物理与器件第四版答案半导体物理与器件第四版答案【篇一：半导体物理第五章习题答案】>1. 一个n型半导体样品的额外空穴密度为1013cm-3，已知空穴寿命为100?s，计算空穴的复合率。

解：复合率为单位时间单位体积内因复合而消失的电子-空穴对数，因此1013u1017cm?3?s ?6100?102. 用强光照射n型样品，假定光被均匀吸收，产生额外载流子，产生率为gp，空穴寿命为?，请①写出光照开始阶段额外载流子密度随时间变化所满足的方程；②求出光照下达到稳定状态时的额外载流子密度。

解：⑴光照下，额外载流子密度?n=?p，其值在光照的开始阶段随时间的变化决定于产生和复合两种过程，因此，额外载流子密度随时间变化所满足的方程由产生率gp和复合率u的代数和构成，即 d(?p)?p gp? dt?d(?p)0，于是由上式得⑵稳定时额外载流子密度不再随时间变化，即dtp?p?p0?gp?3. 有一块n型硅样品，额外载流子寿命是1?s，无光照时的电阻率是10??cm。

今用光照射该样品，光被半导体均匀吸收，电子-空穴对的产生率是1022/cm3?s，试计算光照下样品的电阻率，并求电导中少数载流子的贡献占多大比例？解：光照被均匀吸收后产生的稳定额外载流子密度p??n?gp??1022?10?6?1016 cm－3取?n?1350cm2/(v?s)，?p?500cm/(v?s)，则额外载流子对电导率的贡献2pq(?n??p)?1016?1.6?10?19?(1350?500)?2.96 s/cm无光照时?0?10.1s/cm，因而光照下的电导率02.96?0.1?3.06s/cm相应的电阻率 ??110.33??cm 3.06少数载流子对电导的贡献为：?p?pq?p??pq?p?gp?q?p代入数据：?p?(p0??p)q?p??pq?p?1016?1.6?10?19?500?0.8s/cm∴p?00.80.26?26﹪ 3.06即光电导中少数载流子的贡献为26﹪4.一块半导体样品的额外载流子寿命? =10?s，今用光照在其中产生非平衡载流子，问光照突然停止后的20?s时刻其额外载流子密度衰减到原来的百分之几？解：已知光照停止后额外载流子密度的衰减规律为p(t)??p0e?因此光照停止后任意时刻额外载流子密度与光照停止时的初始密度之比即为t??p(t)e? ?p0t当t?20?s?2?10?5s时20??p(20)e10?e?2?0.135?13.5﹪ ?p05. 光照在掺杂浓度为1016cm-3的n型硅中产生的额外载流子密度为?n=?p= 1016cm-3。

北京工业大学机械工程与应用电子技术学院工程力学2008材料力学（I）2005，2007——2008材料力学2003——2005（2003——2004有答案）电子技术（I）2007——2008电工学2004——2008（2004有答案）电子技术基础2004——2005（2004有答案）理论力学2004——2008（2004有答案，2004——2005年名称为理论力学（1））电子信息与控制工程学院信号与系统1997——2007（2003——2004有答案）半导体物理1998——2005，2007（2003——2004有答案）普通物理（Ⅰ）2001——2005，2007普通物理（Ⅱ）2004——2005，2007——2008（2004有答案）电路1997——2002检测与传感技术2000晶体管原理2000——2002脉冲与数字电路1997——2002自动控制原理1998——2002，2005——2007固体物理2003——2005固体物理（Ⅱ）2001——2002量子力学1998——1999，2005量子力学（Ⅰ）2001——2004量子力学（Ⅲ）2000——2001建筑工程学院道路工程2001——2005，2007（2003有答案）钢结构2001——2002，2004——2005钢筋混凝土结构2000——2005（2004有答案）土力学与地基基础2005交通工程2002——2005，2007（2003有答案）结构力学2000——2005，2007（2004有答案）水力学（Ⅰ）2002——2005传热学（Ⅰ）2002——2005，2007传热学（Ⅱ）1999——2006流体力学（II）2007流体力学2004——2005水分析化学与微生物2007水分析化学2003——2005测量学2005环境与能源工程学院传热学（Ⅰ）2002——2005，2007传热学（Ⅱ）1999——2006分析化学2002——2005工程热力学2000——2005环境质量评价2003——2005流体力学（II）2007流体力学2004——2005微生物基础2003——2005微生物基础II 2006无机化学2004——2005（2004有答案）无机化学II 2004——2006物理化学（环境科学、环境工程、应用化学专业）2002物理化学（环境科学、应用化学、材料科学与工程专业）2003物理化学（物理化学、应用化学、环境科学专业）2004物理化学（应用化学、环境科学、材料学专业）2005物理化学（II）（物理化学、应用化学、环境科学、材料学专业）2006——2007 有机化学2002——2006制冷原理与设备2004——2005水分析化学2003——2005水力学（Ⅰ）2002——2005应用数理学院半导体物理1998——2005，2007（2003——2004有答案）材料科学基础2003——2008（2003——2004有答案）固体物理2003——2005固体物理（Ⅱ）2001——2002光学（光学、光学工程专业）2001——2005光学（凝聚态物理专业）2001——2002金属学及热处理2003——2008（2003——2004有答案）金属学2003——2005（2003——2004有答案）量子力学1998——1999，2005量子力学（Ⅰ）2001——2004量子力学（Ⅲ）2000——2001普通物理（Ⅰ）2001——2005，2007普通物理（Ⅱ）2004——2005，2007——2008（2004有答案）数学分析2000——2005数学物理方法2001——2005线性代数2000——2005计算机学院数据结构与C++语言程序设计2003，2005——2007（注：2007年共5页，缺P3-P5）数据结构与操作系统2004（2004有答案）操作系统1999，2001——2002计算机软件基础2000——2002数据结构1995——2002材料科学与工程学院金属学及热处理2003——2008（2003——2004有答案）金属学2003——2005（2003——2004有答案）材料科学基础2003——2008（2003——2004有答案）普通物理（Ⅰ）2001——2005，2007普通物理（Ⅱ）2004——2005，2007——2008（2004有答案）材料性能（力学性能部分）2003——2005（2004有答案）固体物理2003——2005固体物理（Ⅱ）2001——2002无机材料物理化学2003物理学2003——2005（2004有答案）物理化学（环境科学、环境工程、应用化学专业）2002物理化学（环境科学、应用化学、材料科学与工程专业）2003物理化学（物理化学、应用化学、环境科学专业）2004物理化学（应用化学、环境科学、材料学专业）2005物理化学（II）（物理化学、应用化学、环境科学、材料学专业）2006——2007经济与管理学院管理学2005——2007（2005，2007有答案）经济学原理2005——2007数据库技术与应用2005——2007建筑与城市规划学院建筑历史2001——2008（2004有答案）建筑设计2001——2008建筑设计及其理论2003复试产品设计2004——2005，2007——2008（2004有答案）城市规划理论2004（2004有答案）城市规划与设计2005——2008城市规划原理2005——2008工业设计发展史2004（2004有答案）规划设计2004园林景观设计2008激光工程研究院材料科学基础2003——2008（2003——2004有答案）电工学2004——2008（2004有答案）激光原理2007普通物理（Ⅰ）2001——2005，2007普通物理（Ⅱ）2004——2005，2007——2008（2004有答案）金属学及热处理2003——2008（2003——2004有答案）金属学2003——2005（2003——2004有答案）人文社会科学学院科学技术史2005，2007哲学2005，2007社会学方法2007社会学理论2007马克思主义基本原理2007中国化的马克思主义2007教育学专业基础综合（全国统考试卷）2007——2008生命科学与生物工程学院有机化学2002——2006工程力学2008普通物理（Ⅰ）2001——2005，2007普通物理（Ⅱ）2004——2005，2007——2008（2004有答案）电子技术基础2004——2005（2004有答案）电子技术（I）2007——2008操作系统1999，2001——2002计算机软件基础2000——2002数据结构1995——2002数据结构与C++语言程序设计2003，2005——2007（注：2007年共5页，缺P3-P5）数据结构与操作系统2004（2004有答案）信号与系统1997——2007（2003——2004有答案）量子力学1998——1999，2005量子力学（Ⅰ）2001——2004量子力学（Ⅲ）2000——2001外国语学院二外日语2005——2007二外德语2004——2005二外法语2004——2005综合英语2004基础英语2005——2007综合英语1（英语语言文学与教学）2005英语语言文学与教学2004综合英语2（外语教学与翻译）2005外语教学与翻译2004综合英语3（商务英语）2005——2007商务英语2004软件学院数据结构与C++语言程序设计2003，2005——2007（注：2007年共5页，缺P3-P5）数据结构与操作系统2004（2004有答案）操作系统1999，2001——2002计算机软件基础2000——2002数据结构1995——2002固体微结构与性能研究所普通物理（Ⅰ）2001——2005，2007普通物理（Ⅱ）2004——2005，2007——2008（2004有答案）固体物理2003——2005固体物理（Ⅱ）2001——2002金属学及热处理2003——2008（2003——2004有答案）材料科学基础2003——2008（2003——2004有答案）材料性能（力学性能部分）2003——2005（2004有答案）金属学2003——2005（2003——2004有答案）无机材料物理化学2003物理学2003——2005（2004有答案）嵌入式系统重点实验室（无此试卷）。

(北京工业大学)材料科学基础真题2004年(总分：150.00，做题时间：90分钟)一、名词解释(总题数：10，分数：20.00)1.惯习面（分数：2.00）__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(固态相变时，新相往往沿母相特定原子面形成，这个与新相主平面平行的母相晶面称惯习面。

) 解析：2.索氏体（分数：2.00）__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(中温段珠光体转变产物，由片状铁素体渗碳体组成，层片间距较小，片层较薄。

)解析：3.伪共析转变（分数：2.00）__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(伪共析转变：非平衡转变过程中，处在共析成分点附近的亚共析、过共析合金，转变终了组织全部呈共析组织形态。

)解析：4.交滑移（分数：2.00）__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(沿着相同的滑移方向，滑移过程由一个滑移面过渡到另一个滑移面上进行。

)解析：5.螺位错（分数：2.00）__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(位错线与柏氏矢量平行的位错。

1.请简述你对半导体物理课程的认识、期待和要求答：略2.从微电子学科技术中里程碑式的发明事件出发，谈谈你对微电子科学研究发展及创新的认识和体会答：略3.什么是原胞？什么是晶体学晶胞？简述晶体的基本特性及表征形式。

答：原胞是构成晶体的最小重复单元晶体学晶胞是指能够最大限度反映晶格对称性的最小晶体结构单元晶体的基本特性主要有以下三个：周期性、对称性、方向性其中原胞和晶胞都可表征周期性，对称性用晶胞来表征，方向性由晶向和晶面表征4.简述Si 晶体中的原子结合及其晶体结构特征，并讨论两者的内部关联性答：Si 晶体中Si 原子依靠共价键结合成正四面体的金刚石结构，Si 原子的电子组态为(1s)2(2s)2(2p)6(3s)2(3p)2,在形成共价键的过程中，3s 态的一个电子跃迁到3p 态，最外层的四个未配对的电子（1个3s 态电子和3个3p 态电子）进行SP 3杂化形成四个完全等价的杂化轨道，与相邻原子的价电子形成共价键，四个共价键在空间方向完全等价，具有正四面体的结构特征，成键Si 原子处于正四面体中心，其他四个与之成键的原子处在正四面体的四个顶点上，所形成的共价键键角109。

28‘。

因此，Si 晶体具有以正四面体为基础构成的金刚石结构。

金刚石结构可看作由两个面心立方沿对角线1/4套构而成，其中Si 原子与最近邻的4个原子所处的环境不同，因此，Si 晶体格子为复式格子。

5.证明在立方晶体中Miller 指数相同的晶向和晶面互相垂直答：设晶向的Miller 指数为[hkl],晶面的Miller 指数为(h ，k ，l),立方晶体的晶格长数a ，则晶面在xyz 轴上的截距分别为a/h,a/k,a/l,则晶面为1x y z a a ah k l++=，即hx ＋ky ＋lz ＝a ，可以得到晶面的法向量方向为（h ，k ，l ），与晶向平行，因此在立方晶体中Miller 指数相同的晶向和晶面互相垂直。

6.简述有效质量近似所包含的物理意义和引入有效质量的作用答：把晶体的在周期势场作用下运动的电子和空穴，等效看成一个自由运动的准粒子，则该准粒子具有的质量称为有效质量。

一、单项选择题1.当温度升高时，半导体的导电能力将（）。

(a)增强 (b)减弱 (c)不变2.半导体二极管的主要特点是具有（）。

(a)电流放大作用 (b)单向导电性 (c)电压放大作用3.理想二极管的正向电阻为（）。

(a)零 (b)无穷大 (c)约几千欧4.二极管导通的条件是加在二极管两端的电压（）。

(a)正向电压大于PN结的死区电压 (b)正向电压等于零(c)必须加反向电压5.二极管接在电路中，若测得a、b两端电位如图所示，则二极管工作状态为（）。

(a)导通 (b)截止 (c)击穿6.电路如右上图所示，二极管D为理想元件，U S=5V，则电压u O=（）。

(a)U s (b)U S/2 (c)零10.在放大电路中的晶体管，其电位最高的一个电极是（）。

(a)PNP管的集电极 (b)PNP管的发射极 (c)NPN管的发射极11.晶体管的主要特点是具有（）。

(a)单向导电性 (b)电流放大作用 (c)稳压作用15.晶体管的电流放大系数是指（）。

(a)工作在饱和区时的电流放大系数 (b)工作在放大区时的电流放大系数(c)工作在截止区时的电流放大系数16.所谓晶体管输出特性曲线中的线性区域是指（）。

(a)放大区 (b)饱和区 (c)截止区31.电路如图所示，设D Z1的稳定电压为6V，D Z2的稳定电压为12V，设稳压管的正向压降为0.7V，则输出电压U O等于（）。

(a)18V (b)6.7V (c)30V (d)12.7V40.用直流电压表测得工作在放大区的某晶体管三个极1，2，3的电位分别为：V1=2V，V2=6V，V3=2.7V，则（）。

(a)1为发射极E，2为基极B，3为集电极C(b)1为发射极E，2为集电极C，3为基极B(c)1为基极B，2为发射极E，3为集电极C41.电路如图所示，晶体管处于（）。

(a)饱和状态 (b)放大状态 (c)截止状态42.电路如图所示，静态时晶体管处于（）。

(a)饱和状态 (b)放大状态 (c)截止状态答案部分：一、单项选择题1.答案(a)2.答案(b)3.答案(a)4.答案(a)5.答案(a)6.答案(a)7.答案(a)8.答案(a)9.答案(b) 10.答案(b) 11.答案(b) 12.答案(b) 13.答案(a) 14.答案(a) 15答案(b) 16.答案(a) 17.答案(b) 18.答案(b) 19.答案(b) 20.答案(d) 21.答案(a) 22.答案(b) 23.答案(a) 24.答案(b) 25.答案(c) 26.答案(a) 27.答案(b) 28.答案(b) 29.答案(a) 30.答案(b) 31.答案(b) 32.答案(b) 33.答案(c) 34.答案(b) 35.答案(a) 36.答案(b) 37.答案(a) 38.答案(b) 39.答案(c) 40.答案(b)41.答案(a) 42.答案(c) 43.答案(b)。

半导体物理习题答案第四章第4章半导体的导电性2.试计算本征Si 在室温时的电导率，设电⼦和空⽳迁移率分别为1350cm 2/V?s 和500 cm 2/V?s 。

当掺⼊百万分之⼀的As 后，设杂质全部电离，试计算其电导率。

掺杂后的电导率⽐本征Si 的电导率增⼤了多少倍解：将室温下Si 的本征载流⼦密度?1010/cm 3及题设电⼦和空⽳的迁移率代⼊电导率公式()i i n p n q σµµ=+即得：101961.510 1.610(1350500) 4.4410 s/cm i σ--=+=?；已知室温硅的原⼦密度为5?1022/cm 3，掺⼊1ppm 的砷，则砷浓度22616351010510 cm D N --=??=?在此等掺杂情况下可忽略少⼦对材料电导率的贡献，只考虑多⼦的贡献。

这时，电⼦密度n 0因杂质全部电离⽽等于N D ；电⼦迁移率考虑到电离杂质的散射⽽有所下降，查表4-14知n-Si 中电⼦迁移率在施主浓度为5?1016/cm 3时已下降为800 cm 2/V?s 。

于是得1619510 1.610800 6.4 s cm n nq σµ-===/该掺杂硅与本征硅电导率之⽐866.4 1.44104.4410i σσ-==?? 即百万分之⼀的砷杂质使硅的电导率增⼤了亿倍5. 500g 的Si 单晶中掺有?10-5g 的B ，设杂质全部电离，求其电阻率。

（硅单晶的密度为2.33g/cm 3，B 原⼦量为）。

解：为求电阻率须先求杂质浓度。

设掺⼊Si 中的B 原⼦总数为Z ，则由1原⼦质量单位=?10-24g 算得618244.510 2.51010.8 1.6610Z --?==个 500克Si 单晶的体积为3500214.6 cm 2.33V ==，于是知B 的浓度∴1816-32.510 1.1610 cm 214.6A Z N V ?===? 室温下硅中此等浓度的B 杂质应已完全电离，查表4-14知相应的空⽳迁移率为400 cm 2/V?s 。