(完整版)半导体器件物理试题库
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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。
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。
半导体器件物理复习题一.平衡半导体:概念题:1. 平衡半导体的特征(或称谓平衡半导体的定义)所谓平衡半导体或处于热平衡状态的半导体,是指无外界(如电压、电场、磁场或温度梯度等)作用影响的半导体。
在这种情况下,材料的所有特性均与时间和温度无关。
2. 本征半导体:本征半导体是不含杂质和无晶格缺陷的纯净半导体。
3. 受主(杂质)原子:形成P 型半导体材料而掺入本征半导体中的杂质原子(般为兀素周期表中的川族兀素)。
4.施主(杂质)原子:形成N 型半导体材料而掺入本征半导体中的杂质原子( 般为兀素周期表中的V 族兀素)。
5. 杂质补偿半导体:半导体中同一区域既含受主杂质又含施主杂质的半导体。
6. 兼并半导体:对N 型掺杂的半导体而言,电子浓度大于导带的有效状态密度, 状态密度。
费米能级低于价带顶(E F E v 0 )。
7. 有效状态密度:8. 以导带底能量E c 为参考,导带中的平衡电子浓度:14. 本征费米能级E Fi :是本征半导体的费米能级;本征半导体费米能级的位置位于禁带中央附近,* *13 m 3 mE Fi — E c E vkTln -4 E midgap kTl nJ ; 其中禁 带宽度 24 m n4 m n15. 本征载流子浓度n i :本征半导体内导带中电子浓度等于价带中空穴浓度的浓度n 0 p o n j o 硅半导体,在103T 300K 时,n i 1.5 10 cm 。
16. 杂质完全电离状态:当温度高于某个温度时, 掺杂的所有施主杂质失去一个电子成为带正电的电离施主杂质;掺杂的所有受主杂质获得一个电子成为带负电的电离受主杂质,称谓杂质完全电离状态。
17. 束缚态:在绝对零度时,半导体内的施主杂质与受主杂质成电中性状态称谓束缚态。
束缚态时,半导体内的电子、空穴浓度非常小。
18. 本征半导体的能带特征:n 0 N c exp吕」其含义是:导带中的平衡电子浓度等于导带中的有效状态密度乘kT9.以价带顶能量E v 为参考,价带中的平衡空穴浓度:E F E v P o N v exp ----------------kT其含义是:价带中的平衡空穴浓度等于价带中的有效状态密度乘* 3/24 2m p11•价带量子态密度函数 g v E ------------------ 3hE v E12.导带中电子的有效状态密度h 2E gE c本征半导体费米能级的位置位于禁带中央附近, 且跟温度有关。
半导体物理试题库及答案一、单项选择题1. 半导体材料中,导带和价带之间的能量差称为()。
A. 能带间隙B. 费米能级C. 载流子浓度D. 电子亲和能答案:A2. 在半导体中,电子从价带跃迁到导带所需的最小能量称为()。
A. 能带间隙B. 费米能级C. 载流子浓度D. 电子亲和能答案:A3. 半导体材料的导电性主要取决于()。
A. 原子核B. 电子C. 空穴D. 离子答案:B4. 在半导体中,电子和空穴的复合会导致()。
A. 发光B. 发热C. 电导增加D. 电导减少答案:A5. 半导体的掺杂可以改变其()。
A. 颜色B. 密度C. 导电性D. 硬度答案:C二、多项选择题1. 半导体材料可以分为以下哪些类型?()A. 元素半导体B. 化合物半导体C. 合金半导体D. 有机半导体答案:ABCD2. 以下哪些因素会影响半导体的导电性?()A. 温度B. 掺杂浓度C. 光照D. 压力答案:ABCD3. 在半导体物理中,以下哪些是描述半导体特性的重要参数?()A. 载流子浓度B. 迁移率C. 能带间隙D. 电子亲和能答案:ABCD三、判断题1. 半导体的导电性介于导体和绝缘体之间。
()答案:正确2. 半导体材料的能带间隙越大,其导电性越好。
()答案:错误3. 掺杂可以增加半导体的载流子浓度,从而提高其导电性。
()答案:正确4. 半导体中的电子和空穴是实际存在的粒子。
()答案:错误5. 半导体材料的导电性只受温度影响。
()答案:错误四、简答题1. 简述半导体的能带理论。
答案:半导体的能带理论描述了固体材料中电子的能量状态。
在半导体中,电子的能量状态被分为不同的能带,主要包括价带和导带。
价带中的电子是束缚态,而导带中的电子是自由态,可以参与导电。
能带间隙是指导带底部和价带顶部之间的能量差,它决定了半导体的导电性。
2. 什么是p型半导体和n型半导体?答案:p型半导体是指通过掺杂受主杂质(如硼)而形成的半导体,其中空穴是主要的载流子。
半导体物理试题库及答案一、单项选择题(每题2分,共20分)1. 在半导体中,电子从价带跃迁到导带所需能量的最小值称为:A. 禁带宽度B. 费米能级C. 载流子浓度D. 电子亲和能答案:A2. 下列哪种半导体材料的禁带宽度大于硅?A. 锗B. 砷化镓C. 硅D. 碳化硅答案:D3. PN结在正向偏置时,其导电性能主要取决于:A. 电子B. 空穴C. 杂质D. 复合答案:B4. 半导体器件中,二极管的导通电压通常为:A. 0.2VB. 0.7VC. 1.5VD. 3.3V答案:B5. 在半导体物理学中,霍尔效应可以用来测量:A. 载流子浓度B. 载流子迁移率C. 载流子类型D. 所有以上答案:D二、多项选择题(每题3分,共15分)1. 下列哪些因素会影响半导体的载流子浓度?(多选)A. 温度B. 光照C. 杂质浓度D. 材料类型答案:ABCD2. 半导体器件的能带结构包括:A. 价带B. 导带C. 禁带D. 费米能级答案:ABC3. 下列哪些是半导体材料的特性?(多选)A. 导电性介于导体和绝缘体之间B. 导电性随温度升高而增加C. 导电性随光照强度增加而增加D. 导电性随杂质浓度增加而增加答案:ABCD三、填空题(每空1分,共20分)1. 半导体材料的导电性可以通过掺杂来改变,其中掺入____类型的杂质可以增加载流子浓度。
答案:施主2. 在PN结中,当外加电压的方向与PN结内电场方向相反时,称为______偏置。
答案:反向3. 半导体材料的导电性随温度升高而______。
答案:增加4. 半导体器件的能带结构中,价带和导带之间的区域称为______。
答案:禁带5. 霍尔效应测量中,当载流子受到垂直于电流方向的磁场作用时,会在垂直于电流和磁场的方向上产生______。
答案:霍尔电压四、简答题(每题5分,共10分)1. 简述半导体材料的导电机制。
答案:半导体材料的导电机制主要涉及价带中的电子获得足够能量跃迁到导带,从而成为自由电子,同时在价带中留下空穴。
半导体物理复习试题及答案复习资料一、选择题1、下面关于晶体结构的描述,错误的是()A 晶体具有周期性的原子排列B 晶体中原子的排列具有长程有序性C 非晶体的原子排列没有周期性D 所有晶体都是各向同性的答案:D解释:晶体具有各向异性,而非各向同性。
2、半导体中的施主杂质能级()A 位于导带底附近B 位于价带顶附近C 位于禁带中央D 靠近价带顶答案:A解释:施主杂质能级靠近导带底,容易向导带提供电子。
3、本征半导体的载流子浓度随温度升高而()A 不变B 减小C 增大D 先增大后减小答案:C解释:温度升高,本征激发增强,载流子浓度增大。
4、下面关于 PN 结的描述,正确的是()A PN 结空间电荷区中的内建电场方向由 N 区指向 P 区B 正向偏置时,PN 结电流很大C 反向偏置时,PN 结电流很小且趋于饱和D 以上都对答案:D解释:PN 结空间电荷区中的内建电场方向由 N 区指向 P 区,正向偏置时多数载流子扩散电流大,反向偏置时少数载流子漂移电流小且趋于饱和。
5、金属和半导体接触时,如果形成阻挡层,那么半导体表面是()A 积累层C 反型层D 以上都可能答案:B解释:形成阻挡层时,半导体表面通常是耗尽层。
二、填空题1、常见的半导体材料有_____、_____和_____等。
答案:硅、锗、砷化镓2、半导体中的载流子包括_____和_____。
答案:电子、空穴3、施主杂质的电离能_____受主杂质的电离能。
(填“大于”或“小于”)答案:小于4、当半导体处于热平衡状态时,其费米能级_____。
(填“恒定不变”或“随温度变化”)答案:恒定不变5、异质结分为_____异质结和_____异质结。
答案:突变异质结、缓变异质结1、简述半导体中施主杂质和受主杂质的作用。
答:施主杂质在半导体中能够提供电子,使其成为主要的导电载流子,增加半导体的电导率。
受主杂质能够接受电子,产生空穴,使空穴成为主要的导电载流子,同样能提高半导体的电导率。
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。
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。
2.掺有单一施主杂质的N 型半导体Si,已知室温下其施主能级E D 与费米能级E F 之差为1.5k B T ,而测出该样品的电子浓度为2.0×1016cm-3,由此计算:(a)该样品的离化杂质浓度是多少?(b)该样品的少子浓度是多少?(c)未离化杂质浓度是多少?(d)施主杂质浓度是多少?3.室温下的Si,实验测得n0 4.5 104 cm 3,N D 5 1015 cm 3,(a)该半导体是N 型还是P 型的?(b)分别求出其多子浓度和少子浓度。
(c)样品的电导率是多少?(d)计算该样品以本征费米能级E i 为参考的费米能级位置。
19 3 19 34.室温下硅的有效态密度N c 2.8 1019 cm 3,N v 1.1 1019 cm 3,k B T 0.026 eV ,禁带宽度E g 1.12 eV ,如果忽略禁带宽度随温度的变化(a)计算77 K,300 K,473 K 三个不同温度下的本征载流子浓度;(b)300 K 纯硅电子和空穴迁移率是1350 cm 2 /(V s)和500 cm 2 /(V s),计算此时的电阻率;(c)473 K纯硅电子和空穴迁移率是420 cm2 /(V s)和150 cm 2 /(V s),计算此时的样品电阻率。
5.若硅中的施主杂质浓度是 1 1017 cm 3、施主杂质电离能E D 0.012 eV 时,求施主杂质3/4 电离时所需要的温度是多少?16 36.现有一块掺磷(P)浓度为 6 1016 cm 3的N 型Si,已知P在Si中的电离能E D 0.044 eV,如果某一温度下样品的费米能级E F 与施主能级重合,此时的导带电子浓度是多少,对应的温度又是多少?7.对于掺Sb 的半导体Si,若E c E F k B T 为简并化条件,试计算在室温下发生简并化的掺杂浓度是多少?8.半导体电子和空穴迁移率分别是n和p ,证明当空穴浓度为p0 n i(n p )1 2时,电导率最小且min 2 i(n p)12(n p), i为本征电导率。
9.掺有 3 1015 cm 3硼原子和 1.3 1016 cm 3磷原子的硅,室温下计算:(a)热平衡态下多子、少子浓度,费米能级位置(E i 为参考)。
(b)样品的电导率0 。
(c)光注入n p 3 1012 cm 3的非平衡载流子,是否小注入,为什么?(d)附加光电导。
(e)光注入下的准费米能级E FN和E FP (E i为参考)。
(f)画出平衡态下的能带图,标出E c、E v、E F、E i 等能级的位置,在此基础上再画出光注入时的E FN和E FP ,说明为什么E FN和E FP偏离E F的程度是不同的。
(g)光注入时的样品电导率。
10.用h ⋯E g的光分别照射两块N 型半导体,假定两个样品的空穴产生率都是g p ,空穴寿命都是p 。
如果其中一块样品均匀地吸收照射光,而另一块样品则在光照表面的极薄区域内照射光就被全部吸收,写出这两个样品在光照稳定时非平衡载流子所满足的方程并指出它们的区别。
(一)名词解释题平衡PN 结:就是指没有外加电压、光照和辐射等的PN 结。
单边突变结:PN 结一侧的掺杂浓度比另外一侧高很多,表示为P+N 或PN+。
空间势垒区:也称耗尽区,是指在PN结的形成过程中,电子从N 区向P区扩散,从而在N 区侧留下不能移动的电离施主,在P 区留下不能移动的电离受主,载流子的分布按指数变化,该区域称空间势垒区。
隧道击穿:当PN 结两边掺入高浓度的杂质时, 其耗尽层宽度很小, 即使外加反向电压不太高, 在PN 结内就可形成很强的电场, 将共价键的价电子直接拉出来, 产生电子-空穴对, 使反向电流急剧增加, 出现击穿现象。
势垒电容:PN 结空间电荷区的宽度随外加电压变化而变化,即正、负电荷的增减靠外加电压的改变而改变;当外加电压不变时,空间电荷的冲、放电停止,类似一个电容,常称之为PN 结势垒电容。
欧姆接触:金属和半导体之间形成反阻挡层,称之为欧姆接触。
(二)填空题1.PN 结的主要制备工艺有:、扩散法和和中子嬗变法。
2.在PN 结的理论分析中,常假设空间电荷区中电子和空穴完全被耗尽,即正、负空间电荷密度分别等于浓度和浓度,这种假设称为耗尽层近似。
3.PN 结电容包括和。
4.PN 结的反向恢复时间包括和。
5.二次击穿主要包括二次击穿和二次击穿。
6.耗尽层的宽度与掺杂浓度成关系,空间势垒区宽度取决于掺杂浓度的一侧。
7.PN 结正向偏压时的电流为,反向偏压时的电流为。
8.目前,已提出的PN 结击穿机理有:、隧道击穿和三种。
9.在PN 结中,容易发生雪崩击穿;容易发生隧道击穿。
1.什么叫PN 结的动态平衡和PN 结空间电荷区?2.试画出正向PN 结的能带图,并进行简要说明。
3.试画出正向PN 结少子浓度分布示意图。
其少子分布表达式是什么?4.试解释正、反向PN 结的电流转换和传输机理。
5.大注入时PN+结正向电流公式是什么?试比较大注入与小注入的不同之处。
6.什么是PN 结的正向注入和反向抽取?7.什么叫PN 结的反向抽取作用?试画出反向PN 结少子浓度分布示意图。
少子分布的表达式是什么?8.PN 结正、反向电流电压关系表达式是什么?PN 结的单向导电性的含义是什么?9.PN 结在正向和反向偏置的情况下,势垒区和载流子运动是如何变化的?10.简述PN 结雪崩击穿、隧道击穿和热击穿的机理.11.什么叫二极管的反向恢复时间,提高二极管开关速度的主要途径有那些?12.如图1所示,请问本PN 结的偏压为正向,还是反向?准费米能级形成的主要原因? PN 结空间电荷区宽度取决的什么因素,对本PN 结那边空间电荷区更宽?图 1 PN 结的少子分布和准费米能级13.求出硅突变PN 结空间电荷区电场分布及其宽度的函数表达式。
14.求出硅缓变PN 结空间电荷区电场分布及其宽度的函数表达式。
1.什么叫PN 结的击穿及击穿电压?试叙述PN 结雪崩击穿和隧道击穿的机理,并说明其不同之处。
2.硅突变结雪崩击穿电压与原材料杂质浓度(或电阻率)及半导体层厚度有何关系?3.硅缓变PN 结击穿电压与原材料杂质浓度有何关系?5.什么叫PN 结的势垒电容?分析势垒电容的主要的影响因素及各因素导致垒电容大小变化的趋势。
4.什么叫PN 结的电容效应?什么是PN 结势垒电容?写出单边突变结和线性缓变结的势垒电容与偏压的关系式。
5.什么是PN 结的静态、动态特性?什么叫反向恢复过程、反向恢复时间?产生反向恢复过程的实质是什么?提高PN 结二极管开关速度的途径是什么?6.什么叫金属半导体的整流接触和欧姆接触?形成欧姆接触的方法主要有哪些?7.为什么金属与重掺杂半导体接触可以形成欧姆接触?(五)计算题1.已知硅PN 结的N 区和P 区的杂质浓度均为1×1015 cm 3,试求平衡时的PN 结接触电位差。
已知室温下,硅的n i=1.5 ×1016 cm 3。
2.已知硅P+N 结的N 区杂质浓度为1×1016 cm 3',试求当正向电流为0.1 mA 时该P+N 结的导通电压。
若N 区的杂质浓度提高到1×1018 cm 3,其导通电压又是多少?已知:D p=13 cm 2/s,L p=2 ×10 3 cm,A=10 -5 cm2,q=1.6 ×10 19 C,n i =1.4 1×010 cm 3。
3.一个硅P+N 结的N 区杂质浓度为1×1016 cm 3。
在反向电压为10 V,50 V 时,分别求势垒区的宽度和单位面积势垒电容。
4.一个硅P+N 结,P区的N A=1×l019 cm 3,N 区的N D=1×1016 cm 3,求在反向电压300 V 时的最大电场强度。
(一)名词解释题集边效应:在大电流下,基极的串联电阻上产生一个大的压降,使得发射极由边缘到中心的电场减小,从而电流密度从中心到边缘逐步增大,出现了发射极电流在靠近基区的边缘逐渐增大,此现象称为发射极电流集边效应,或基区电阻自偏压效应。
基区宽变效应:由于外加电压变化,引起有效基区宽度变化的现象。
特征频率:晶体管共射极时,放大系数随频率增加呈现下降的趋势,当放大系数下降为直流放大系数的0.707 倍时所对应的频率。
基区扩展效应:(二)填空题1.根据晶体管基区的杂质分布情况,将晶体管分为基区晶体管和基区晶体管。
2.双极型晶体管共基极连接具有放大作用,共射极连接具有放大作用。
3.基区扩展效应包括扩展和扩展两种效应。