最新半导体物理期末试卷(含部分答案
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电子科技大学半导体物理期末考试试卷a试题答案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2022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EF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、公式某/mqτμ=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某1015cm-3的硅B.含磷1某1016cm-3的硅C.含硼1某1015cm-3,磷1某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某1014cm-3的硼和1.1某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,ni≈1.5某1010cm-3;570K时,ni≈2某1017cm-3)A、1某1014cm-3B、1某1015cm-3C、1.1某1015cm-3D、2.25某105cm-3E、1.2某1015cm-3F、2某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。
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)。
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。
考试日期: 2004 年12 月28 日注:1、本试卷满分70分,平时成绩满分15分,实验成绩满分15分;2.、本课程总成绩=试卷分数+平时成绩+实验成绩。
一、选择填空(含多选题)(25分)1、与半导体相比较,绝缘体的价带电子激发到导带所需的能量( A );A、比半导体的大,B、比半导体的小,C、与半导体的相等。
2、室温下,半导体Si掺硼的浓度为1014cm-3,同时掺有浓度为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、1014cm-3B、1015cm-3C、1.1×1015cm-3D、2.25×105cm-3E、1.2×1015cm-3F、2×1017cm-3G、高于E i H、低于E i I、等于E i3、施主杂质电离后向半导体提供( B ),受主杂质电离后向半导体提供( A ),本征激发后向半导体提供( A B );A、空穴,B、电子。
4、对于一定的p型半导体材料,掺杂浓度降低将导致禁带宽度(B(A)),本征流子浓度(B(C)),功函数( C );A、增加,B、不变,C、减少。
5、对于一定的n型半导体材料,温度一定时,减少掺杂浓度,将导致( D )靠近E i;A、E c,B、E v,C、E g,D、E F。
6、热平衡时,半导体中的电子浓度与空穴浓度之积为常数,它只与( C D )有关,而与(A B )无关;A、杂质浓度B、杂质类型C、禁带宽度,D、温度。
7、表面态中性能级位于费米能级以上时,该表面态为(A);A、施主态B、受主态C、电中性8、当施主能级E D与费米能级E F相等时,电离施主的浓度为施主浓度的( C )倍;A、1,B、1/2,C、1/3,D、1/4。
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日课程成绩构成:平时 10 分, 期中 5 分, 实验 15 分, 期末 70 分一、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,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4.3eV ,金属Al 的功函数W m 是4.2 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,表面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,则半导体表面电二、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 。
半导体元件物理试卷1.原子轨域有四种, 下面哪种不是? [单选题] *A. S轨域B. P轨域C. E轨域(正确答案)D. F轨域2.半导体材料有两种载子做传输, 分别是? *A. 电子(正确答案)B. 原子C. 离子D. 空穴(正确答案)3.原子是由哪些部分组成? *A. 质子(正确答案)B. 中子(正确答案)C. 电子(正确答案)D. 载子4.单一原子有不同数量的电子填入低能轨域中, 若多个电子聚在一起, 其相同轨域会? [单选题] *A. 重叠B. 融合C. 靠近但不重叠(正确答案)D. 分裂5.金属,绝缘体与半导体可以用什么区分? *A. 能隙(正确答案)B. 导电度(正确答案)C. 透光度D. 吸光能力6. 电子可借由什么能量从低能阶跃迁到高能阶? *A. 风能B. 电能(正确答案)C. 光能(正确答案)D. 热能(正确答案)7.半导体掺雑后可以形成哪两种极性? *A. A型B. P型(正确答案)C. N型(正确答案)8.载子传输有哪两种方式? *A. 位能差B. 漂移(正确答案)C. 磁场D. 扩散(正确答案)9.若有一IV族半导体需要掺雑成N型, 以下哪一族可以当做掺雑元素? *B. III族C. IV族D. V族(正确答案)10.能带图有三条线很重要, 以下哪一个不是? [单选题] *A. Ed(正确答案)B. EcC. EvD. Ef11.半导体掺雑有哪两个用途? *A. 调整电阻值(正确答案)B. 改变光性C. 产生极性(正确答案)D. 产生磁性12.N型半导体是哪一种载子多? [单选题] *A. 电子(正确答案)B. 空穴C. 中子D. 离子13.P型半导体是哪一种载子多? [单选题] *A. 电子B. 空穴(正确答案)D. 离子14.“半导体”的名称主要是因为半导体材料有何特性? [单选题] *A. 本身导电B. 本身绝缘C. 给予能量后导电(正确答案)D. 给予能量后不导电15.PN接面产生时, 会先产生哪一种电流? [单选题] *A. 漂移电流B. 分散电流C. 磁场电流D. 扩散电流(正确答案)16.当PN接面产生后产生内建电场, 会产生哪一种电流? [单选题] *A. 漂移电流(正确答案)B. 分散电流C. 磁场电流D. 扩散电流17.PN接面产生时, 对于P极与N极能带的接合, 需要有哪三个步骤完成? *A. Ef共水平(正确答案)B. 真空阶连续(正确答案)C. 各自间距不变(正确答案)D. 以上皆非18.金属与半导体接面, 可以形成哪两种接触? *A. PN接触B. 欧姆接触(正确答案)C. 金半接触D. 萧基接触(正确答案)19.以N型半导体而言, 若要形成欧姆接触, 金属的金属功函数要? [单选题] *A. 越大越好B. 适中就好C. 不大不小D. 越小越好(正确答案)20.以P型半导体而言, 若要形成欧姆接触, 金属的金属功函数要? [单选题] *A. 越大越好(正确答案)B. 适中就好C. 不大不小D. 越小越好。
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、如果杂质既有施主的作用又有受主的作用,则这种杂质称为( F )。
A. 施主 B. 受主 C.复合中心 D.陷阱 F. 两性杂质 3、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。
4、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 */m 0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3/85、.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/e 2; D.1/26、对于同时存在一种施主杂质和一种受主杂质的均匀掺杂的非简并半导体,在温度足够高、n i >> /N D -N A / 时,半导体具有 ( B ) 半导体的导电特性。
A. 非本征 B.本征8、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,温度从室温逐步增加,费米能级向( C )移动。
A.Ev ; B.Ec ; C.Ei ; D. E F 9、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 )。
半导体物理学试题及答案半导体物理学试题及答案(一) 一、选择题1、如果半导体中电子浓度等于空穴浓度,则该半导体以( A )导电为主;如果半导体中电子浓度大于空穴浓度,则该半导体以( E )导电为主;如果半导体中电子浓度小于空穴浓度,则该半导体以( C )导电为主。
A、本征B、受主C、空穴D、施主E、电子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、电子是带( B )电的( E );空穴是带( A )电的( D )粒子。
A、正B、负C、零D、准粒子E、粒子4、当Au掺入Si中时,它是( B )能级,在半导体中起的是( D )的作用;当B掺入Si中时,它是( C )能级,在半导体中起的是( A )的作用。
A、受主B、深C、浅D、复合中心E、陷阱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( A )。
A、相同B、不同C、无关6、杂质半导体中的载流子输运过程的散射机构中,当温度升高时,电离杂质散射的概率和晶格振动声子的散射概率的变化分别是( B )。
A、变大,变小 ;B、变小,变大;C、变小,变小;D、变大,变大。
7、砷有效的陷阱中心位置(B )A、靠近禁带中央B、靠近费米能级8、在热力学温度零度时,能量比EF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EF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09、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10、金属和半导体接触分为:( B )。
A、整流的肖特基接触和整流的欧姆接触B、整流的肖特基接触和非整流的欧姆接触C、非整流的肖特基接触和整流的欧姆接触D、非整流的肖特基接触和非整流的欧姆接触11、一块半导体材料,光照在材料中会产生非平衡载流子,若光照忽然停止t??后,其中非平衡载流子将衰减为原来的( A )。
半导体物理期末试题及答案第一题:1. 请简述什么是半导体材料?并举例说明。
半导体材料是介于导体和绝缘体之间的材料,具有介于宽禁带和窄禁带之间的带隙能量。
在常温下,半导体材料既可以导电又可以绝缘。
它的导电性质可以通过控制掺杂来改变。
例如,纯净的硅元素是绝缘体,而掺杂的硅元素可以成为半导体材料。
第二题:2. 请解释什么是PN结?并简述其工作原理。
PN结是由P型半导体和N型半导体之间形成的结。
P型半导体中的杂质具有正电荷,被称为施主杂质;N型半导体中的杂质具有负电荷,被称为受主杂质。
PN结的形成是通过将P型半导体和N型半导体紧密接触,使得施主和受主杂质间发生电荷转移。
工作原理:在PN结中,由于施主杂质和受主杂质之间的电荷转移,使得PN结两侧形成了电场。
这个电场导致了电子从N区向P区漂移,同时空穴从P区向N区漂移。
这种漂移现象产生了空间电荷区,称为耗尽层。
在没有外加电压时,由于耗尽层的存在,PN结处于平衡状态。
当施加外加电压时,可以改变耗尽层的宽度。
正偏压(P极接正电,N极接负电)会使得耗尽层变窄,增加电流流过的机会,从而形成导通。
而负偏压(P极接负电,N极接正电)则会使得耗尽层变宽,阻止电流流过,从而形成截止。
第三题:3. 请解释什么是PN结的击穿电压?并说明几种常见的击穿方式。
PN结的击穿电压是指当施加外加电压达到某一临界值时,PN结内的电场强度足以克服材料的绝缘性,导致电流剧增的电压。
击穿电压是PN结失去绝缘特性的临界电压。
常见的击穿方式包括:- 穿越击穿:在高反向电压下,电子从PN结中的价带直接穿越到导带。
这种击穿一般发生在高纯度的材料中。
- 雪崩击穿:在高反向电压下,少数载流子加速并与相邻的原子碰撞,释放更多的载流子。
这种击穿一般发生在掺杂较多的材料中。
- 隧道击穿:在高反向电压下,载流子通过突破禁带形成隧道效应而穿越PN结。
这种击穿一般发生在材料的禁带很窄的情况下。
第四题:4. 请介绍几种常见的半导体器件,并简要说明其原理和应用。
半导体物理器件原理(期末试题大纲)指导老师:陈建萍一、简答题(共6题,每题4分)。
代表试卷已出的题目1、耗尽区:半导体内部净正电荷与净负电荷区域,因为它不存在任何可动的电荷,为耗尽区(空间电荷区的另一种称呼)。
2、势垒电容:由于耗尽区内的正负电荷在空间上分离而具有的电容充放电效应,即反偏Fpn结的电容。
3、Pn结击穿:在特定的反偏电压下,反偏电流迅速增大的现象。
、欧姆接触:金属半导体接触电阻很低,且在结两边都能形成电流的接触.5、饱和电压:栅结耗尽层在漏端刚好夹断时所加的漏源电压。
、阈值电压:达到阈值反型点所需的栅压。
、基区宽度调制效应:随C-E结电压或C-B结电压的变化,中性基区宽度的变化。
8、截止频率:共发射极电流增益的幅值为1时的频率。
9、厄利效应:基带宽度调制的另一种称呼(晶体管有效基区宽度随集电结偏置电压的变化而变化的一种现象)10、隧道效应:粒子穿透薄层势垒的量子力学现象。
11、爱因斯坦关系:扩散系数和迁移率的关系:12、扩散电容:正偏pn结内由于少子的存储效应而形成的电容.、空间电荷区:冶金结两侧由于n区内施主电离和p区内受主电离而形成的带净正电荷与净负电荷的区域.14、单边突变结:冶金结的一侧的掺杂浓度远大于另一侧的掺杂浓度的pn结。
15、界面态:氧化层—-半导体界面处禁带宽度中允许的电子能态。
16、平带电压:平带条件发生时所加的栅压,此时在氧化层下面的半导体中没有空间电荷区。
17、阈值反型点:反型电荷密度等于掺杂浓度时的情形.18、表面散射:当载流子在源极和源漏极漂移时,氧化层--半导体界面处载流子的电场吸引作用和库伦排斥作用.19、雪崩击穿:由雪崩倍增效应引起的反向电流的急剧增大,称为雪崩击穿.20、内建电场:n区和p区的净正电荷和负电荷在冶金结附近感生出的电场叫内建电场,方向由正电荷区指向负电荷区,就是由n区指向p区。
21、齐纳击穿:在重掺杂pn结内,反偏条件下结两侧的导带与价带离得非常近,以至于电子可以由p区的价带直接隧穿到n区的导带的现象。
成电半导体物理期末考试试卷A及参考答案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、如果杂质既有施主的作⽤⼜有受主的作⽤,则这种杂质称为( F )。
A. 施主 B. 受主 C.复合中⼼ D.陷阱 F. 两性杂质 3、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。
4、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 */m 0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3/85、.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/e 2; D.1/26、对于同时存在⼀种施主杂质和⼀种受主杂质的均匀掺杂的⾮简并半导体,在温度⾜够⾼、n i >> /N D -N A / 时,半导体具有( B )半导体的导电特性。
A. ⾮本征 B.本征8、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,温度从室温逐步增加,费⽶能级向( C )移动。
A.Ev ; B.Ec ; C.Ei ; D. E F 9、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 )。
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 )。
半导体物理学试题及答案半导体物理学试题及答案(一) 一、选择题1、如果半导体中电子浓度等于空穴浓度,则该半导体以( A )导电为主;如果半导体中电子浓度大于空穴浓度,则该半导体以( E )导电为主;如果半导体中电子浓度小于空穴浓度,则该半导体以( C )导电为主。
A、本征B、受主C、空穴D、施主E、电子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、电子是带( B )电的( E );空穴是带( A )电的( D )粒子。
A、正B、负C、零D、准粒子E、粒子4、当Au掺入Si中时,它是( B )能级,在半导体中起的是( D )的作用;当B掺入Si中时,它是( C )能级,在半导体中起的是( A )的作用。
A、受主B、深C、浅D、复合中心E、陷阱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( A )。
A、相同B、不同C、无关6、杂质半导体中的载流子输运过程的散射机构中,当温度升高时,电离杂质散射的概率和晶格振动声子的散射概率的变化分别是( B )。
A、变大,变小 ;B、变小,变大;C、变小,变小;D、变大,变大。
7、砷有效的陷阱中心位置(B )A、靠近禁带中央B、靠近费米能级8、在热力学温度零度时,能量比EF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EF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09、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10、金属和半导体接触分为:( B )。
A、整流的肖特基接触和整流的欧姆接触B、整流的肖特基接触和非整流的欧姆接触C、非整流的肖特基接触和整流的欧姆接触D、非整流的肖特基接触和非整流的欧姆接触11、一块半导体材料,光照在材料中会产生非平衡载流子,若光照忽然停止t??后,其中非平衡载流子将衰减为原来的( A )。
半导体物理_电子科技大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.对应于n型半导体,电子为()参考答案:多子2.硅肖特基二极管的特点()参考答案:开关速度快_不存在少子存储效应_反向泄漏电流较PN结二极管大3.施主杂质能级的作用包括以下()参考答案:提供导带电子_散射中心4.考虑镜像力后,金属半导体接触的势垒高度将()参考答案:降低5.密勒指数是描写布喇菲点阵中晶面方位的一组互质的整数。
参考答案:正确6.半导体中载流子的电输运包括()。
参考答案:漂移_扩散7.某Si半导体掺有2×10^17cm^-3的硼原子以及 3×10^16cm^-3的磷原子,那么此Si半导体主要是()导电。
参考答案:空穴8.在纯Ge中掺入下列()元素,Ge将变为p型半导体。
参考答案:In9.电子的漂移电流的方向,与()相同。
参考答案:电场方向10.室温下,n-Si中的电子浓度为空穴浓度的10000倍,则其费米能级位于()。
参考答案:禁带中线之上11.决定半导体的载流子迁移率的因素有()。
参考答案:电导有效质量_温度12.对于工作在强电场下(达到速度饱和)的本征半导体,决定其迁移率的主要的散射机制是()。
参考答案:光学波声子散射13.下列关于硅的电子电导率的描述正确的是()。
参考答案:室温下,同一块本征硅的电子电导率比空穴电导率大14.对于某均匀掺杂的半导体,若当体内某处电场与浓度梯度的方向相同时,多子漂移电流密度与多子扩散电流密度方向相反,则该半导体的掺杂类型为()。
参考答案:P型15.下列情形中,室温下扩散系数最小的为( )。
参考答案:含硼、磷的硅16.在某温度范围内,一定掺杂的硅的电阻率随温度升高而增大,涉及的物理机理有()。
参考答案:晶格散射为主_杂质完全电离17.电子迁移率通常高于空穴迁移率,这是由于电子电导有效质量()空穴电导有效质量。
参考答案:小于18.假设其它条件不变,可以通过()降低半导体材料的电阻率。
---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 半导体物理期末考试试卷及答案解析------------------------------装---------------------------------------------订----------------------------------------线----------------------------------------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)题号一二三四五六七总分得分阅卷人学号答题勿超装订线姓名专业年级一、选择题(每小题 2 分,共 20 分)得分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 gc (E) ,电子占据能级 E 的几率为 fB (E) ,则导带电子浓度为( )。
A. gc (E) fB ( E )B. gc (E) fB ( E ) dE4. 简并半导体是指( )的半导体。
Ec′∫ C. Ec gc (E)dE∫ ( ) Ec′D. Ec gc (E) fB E dEA. (Ec -EF)或(EF-Ev)≤0 B. (Ec-EF)或(EF-Ev)≥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5.1/ 14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( )。
半导体物理学_西安交通大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.在价带中越往上空穴的能量越高。
参考答案:错误2.电子占据费米能级的几率是()(保留一位小数)参考答案:0.53.已知非平衡载流子寿命为10微秒,以激发因素消失时刻为计时起点,40微秒时非平衡载流子浓度变化为初始时刻的()%(保留一位小数)参考答案:1.84.pn结电容分为势垒电容和()电容。
参考答案:扩散5.为了概括半导体内部势场对电子的作用,我们引入了的概念,它将便于我们描述晶体中电子的运动状态。
参考答案:有效质量6.以下哪个物理量受温度影响不大参考答案:载流子饱和漂移速度7.扩散系数与温度有关,与掺杂浓度无关。
参考答案:错误8.以下具有耿氏效应的半导体材料是参考答案:GaAs9.半导体材料硅、锗的晶格结构是?参考答案:金刚石结构10.利用回旋共振实验测量硅的导带电子有效质量时,如果磁场沿[100]方向,可以测到几个吸收峰?参考答案:211.求解连续性方程可以获得载流子的时空分布。
参考答案:正确12.半导体的本征激发对应于以下哪个过程?参考答案:电子从价带顶跃迁到导带底13.在外加电场的作用下,半导体中导带和价带不再具有统一的费米能级。
参考答案:正确14.最有效的复合中心位于禁带中线附近。
参考答案:正确15.通过功函数差的设计,可以在实际的金半接触中形成反阻挡层从而实现欧姆接触。
参考答案:错误16.当能量远小于费米能级时,费米分布可以用玻尔兹曼分布近似。
参考答案:错误17.p型半导体的费米能级高于n型半导体的费米能级。
参考答案:错误18.随着温度的升高,多数载流子与少数载流子之间的浓度差异会减小。
参考答案:正确19.弗仑克耳缺陷属于线缺陷。
参考答案:错误20.在300 K温度下,Ge中掺入P发生了简并,此时费米能级恰好与导带底重合。
已知电离能为0.012 eV,此时杂质电离度为%(答案保留两位有效数字)参考答案:24。
成电半导体物理期末考试试卷A及参考答案一、选择填空(22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、如果杂质既有施主的作用又有受主的作用,则这种杂质称为(F )。
A. 施主B. 受主C.复合中心D.陷阱 F. 两性杂质3、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。
4、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,的弱束缚电子基态轨道半径为乙的3/85、.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.1/26、对于同时存在一种施主杂质和一种受主杂质的均匀掺杂的非简并半导体,在温度足够高、n i>> /N D-N A/ 时,半导体具有( B )半导体的导电特性。
A. 非本征 B.本征7、在室温下,非简并Si中电子扩散系数Dn与ND有如下图(C )所示的最恰当的依赖关系:DnDnDnDn8、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,温度从室温逐步增加,费米能级向( C )移动。
一、填空题
1.纯净半导体Si 中掺V 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 q
n
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) 。
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 。
14 电子在晶体中的共有化运动指的是 电子不再完全局限在某一个原子上,而是可以从晶胞中某一点自由地运动到其他晶胞内的对应点,因而电子可以在整个晶体中运动 。
二、选择题
1根据费米分布函数,电子占据(E F +kT )能级的几率 B 。
A .等于空穴占据(E F +kT )能级的几率 B .等于空穴占据(E F -kT )能级的几率 C .大于电子占据E F 的几率 D .大于空穴占据E F 的几率
2有效陷阱中心的位置靠近 D 。
A. 导带底 B.禁带中线 C .价带顶 D .费米能级
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 .经过一极小值趋近E i D .经过一极大值趋近E i 7若某半导体导带中发现电子的几率为零,则该半导体必定_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
三、简答题
1 简述常见掺杂半导体材料(Si ,Ge )中两种主要的散射机构,并说明温度及掺杂浓度对这两种散射机构几率的影响及原因。
答:主要的散射机构为晶格振动散射和电离杂质散射 其散射几率和温度的关系为:晶格振动散射:
3/2
s p T ∝,电离杂质散射:
3/2
i i p N T -∝
2 有4块Si 半导体样品,除掺杂浓度不同外,其余条件均相同。
根据下列所给数据判断哪块样品电阻率最大?哪块样品的电阻率最小?并说明理由。
(1)N A =1.2×1013/cm 3, N D =8×1014/cm 3; (2)N A =8×1014/cm 3, N D =1.2×1015/cm 3; (3)N A =4×1014/cm 3; (4)N D =4×1014/cm 3.
3 当PN 结两侧掺杂浓度N D 及N A 相同时,比较Si 、Ge 、GaAs 材料PN 结内建电势的大小,为什么?
4 画出外加正向和负向偏压时pn 结能带图(需标识出费米能级的位置)。
5 在一维情况下,描写非平衡态半导体中载流子(空穴)运动规律的连续方程是什么?说明各项的
物理意义。
p
t
∂∂――在x 处,t 时刻单位时间、单位体积中空穴的增加数;2
2
p p D x ∂
∂――由于扩散,单位时间、单
位体积中空穴的积累数;p p E p E p
x
x
μμ∂∂--∂∂――由于漂移,单位时间、单位体积中空穴的积累数;
p
p τ∆-――由于复合,单位时间、单位体积中空穴的消失数;p g ――由于其他原因,单位时间、单
位体积中空穴的产生数。
6 室温下某n 型Si 单晶掺入的施主浓度N D 大于另一块n 型Ge 掺入的施主浓度N D1,试问哪一块材料的平衡少子浓度较大?为什么?
7 以n 型Si 材料为例,画出其电阻率随温度变化的示意图,并作出说明和解释。
p
g 22p p p p
E p
p p p D E p g t x x x μμτ
∂∂∂∂∆=--+∂∂∂∂-
3150102-⨯=-=cm N N p D A 35316
2
1000
10125.1cm 102.0)105.1(--⨯=⨯⨯==cm p n n i 答:设半导体为n 型,有 n
nq μρ1=
AB :本征激发可忽略。
温度升高,载流子浓度增加,杂质散射导致迁移率也升高, 故电阻率ρ随温度T 升高下降;
BC :杂质全电离,以晶格振动散射为主。
温度升高,载流子浓度基本不变。
晶格振动散射导致迁移
率下降,故电阻率ρ随温度T 升高上升;
CD :本征激发为主。
晶格振动散射导致迁移率下降,但载流子浓度升高很快,故电阻率ρ随温度T
升高而下降;
8.金属和半导体导电类型上有何不同?
金属自由电子导电,半导体非平衡载流子导电
9.平衡p-n 结的空间电荷区示意图如下,画出空间电荷区中载流子漂移运动和扩散运动的方向(在下图右侧直线上添加尖头即可)。
并说明扩散电流和漂移电流之间的关系。
(大小相等,方向相反)
10 型半导体的电阻率随温度的变化曲线如图所示,试解释为什么会出现这样的变化规律。
四 计算题
1. InSb 禁带宽度0.23g E eV =,相对介电常数25r
ε=,电子有效质量*
00.015n
m m =。
试采用类氢模型计算施主杂质电离能。
2. 单晶硅中均匀地掺入两种杂质掺硼1.5⨯1016cm -3, 掺磷5.0⨯1015cm -3。
试计算:(1)室温下载流子浓度;(2)室温下费米能级位置;(3)室温下电导率;(4)600K 下载流子浓度。
已知:室温下
n i =1.5⨯1010cm -3, N C =2.8⨯1019cm -3, N V =1.0⨯1019cm -3, k 0T=0.026eV ;
)/(1300),/(50022s V cm s V cm p n ⋅=⋅=μμ ;600K 时n i =6⨯1015cm -3。
解:(1)对于硅材料:N D =5×1015cm -3;N A =1.5×1016cm -3;T =300k 时 n i =1.5×1010cm -3:
T
k E E F e
E f 0/)(11
)(-+=
T
k E E B o F e
E f --=)( 3.
F
E E -为
004,10k T k T
时,分别用费米分布函数和玻尔兹曼分布函数
计算电子占据该能级的几率。
解:费米分布函数为
当E -EF 等于4k 0T 时,f = 0.01799; 当E -EF 等于10k 0T 时,f = 4.54* 5
10- 玻耳兹曼分布函数为
当E -EF 等于4k 0T 时,f = 0.01832;当E -EF 等于10k 0T 时,f = 4.54* 5
10- ;
上述结果显示在费米能级附近费米分布和玻耳兹曼分布有一定的差距。
4. 有三块半导体硅材料,已知在室温下(300K )空穴浓度分别为
34033100231601/1025.2,/105.1,/1025.2cm p cm p cm p ⨯=⨯=⨯=。
1)分别计算这三块材料的电子浓度
03
0201,,n n n
2)判断三块材料的导电类型;
3)分别计算这三块材料费米能级的位置(与本征费米能级比较)。
5. 求本征半导体的费米能级。