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半导体物理试卷 B

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广东工业大学考试试卷 ( B )
课程名称: 半导体物理学 试卷满分 分
考试时间: 2008 年1 月 3 日 (第 18 周 星期 四 )
题 号 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 总分
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一、 名词解释（每题4分）
晶面指数，分子晶体，肖脱基缺陷，受主能级，直接复合。
二、 （10分）硅晶体为金刚石结构，晶格常数为5.43Å，计算（111）面
内单位面积上的原子数。
三、 （10分）已知一维晶体的电子能带可以写成
)6cos812cos87()(22kakaamhkEo
其中a为晶格常数。求带顶和带底电子的有效质量。
四、（10分）晶格常数为0.2nm的一维晶格，当外加103V/m，106V/m的电
场时，试分别计算电子自能带底运动到能带顶所需的时间。
五、（10分）设E－EF分别为3k0T，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概率。
六、（10分）已知室温时锗的本征载流子浓度313101.2cmni，均匀
掺杂百万分之一的硼原子后，又均匀掺入1.442×1017cm-3的砷，计算掺杂锗室

温时的多子浓度和少子浓度以及EF的位置。
七、（10分）求室温下硅的电阻率。
八、（10分）掺有1.1×1016 cm-3硼原子和9×1015 cm-3磷原子的Si样品，试计
算室温时多数载流子和少数载流子浓度及样品的电阻率。
九、（10分）掺杂施主浓度为31610cmND的n型硅，室温下光稳定照射产生
非平衡载流子浓度为31410cmpn，光照突然撤销后，经过s20，假
如非平衡空穴准费米能级EFP的能级位置偏离平衡态时费米能级为0.2eV，求n
型硅材料的寿命。

半导体物理试卷B解答
一、名词解释：
（1）晶面指数：布拉格点阵可以看作一系列分布在相互平行的平面上的格点组成, 这些平
行平面称为晶面. 以原胞为基矢来描述晶面取向的一组互质整数称为晶面指数。
（2）分子晶体：以分子(原子)间的范德华力构成晶体。
（3）肖脱基缺陷：晶体内部格点上的原子跑到晶体表面的正常格点位置，在晶体内部形成
一个空位，这种缺陷称为肖脱基缺陷。
（4）受主能级：通过受主掺杂在半导体的禁带中形成缺陷能级。正常情况下，此能级为空
穴所占据，这个被受主杂质束缚的空穴的能量状态称为受主能级。
（5）直接复合：导带中的电子越过禁带直接跃迁到价带，与价带中的空穴复合，这样的复
合过程称为直接复合。

二、解：硅为金刚石结构，（100）面上原子排列如图所示。
图中面元包含两个原子，因此（100）面上单位面积上的原
子数为
2/(5.43×5.43×10-20)(m-2)=6.78×1018m-2
三、
四、晶格常数为0.2nm的一维晶格，当外加103V/m，106V/m的电场时，试分别计算电子
自能带底运动到能带顶所需的时间。
[解] 设电场强度为E，∵F=hdtdk=qE（取绝对值） ∴dt=qEhdk
∴t=tdt0=aqEh210dk=aqEh21 代入数据得：
t＝E1019-34100.2106.121062.6＝E61037.10（s）
当E＝103 V/m时，t＝1.04×10－8（s）；E＝106V/m时，t＝1.04×10－11（s）。

五、解：费米分布函数为TkEEFeEf0/)(11)(,当E－EF等于3k0T时，f＝0.047
玻耳兹曼分布函数为TkEEBoFeEf)(,当E－EF等于3k0T时，f＝0.050
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。

六、解：硼的浓度：NA＝4.42×1016cm-3。有效施主杂质浓度为：ND=(14.42-4.42) 10
16
cm-3=1017 cm-3 室温时下杂质全部电离，由于有效杂质浓度远大于本征载流子浓度2.4×
1013cm-3，锗半导体处于饱和电离区。
多子浓度n0＝ND＝1017cm-3
少子浓度p0=ni2/n0==(2.41013)2 /1017=5.76109(cm-3)
费米能级：EF=EC+k0Tln(ND/NC)=EC+0.026ln[1017/(1.11019)]=EC-0.122(eV)

七、[解] n-Si，ND＝1015cm-3，Δn＝Δp＝1014cm-3，
室温下处于饱和电离区.无光照的平衡状态时,平衡载流子浓度为:

)(1025.210)105.1(;1035152100203150cmnnpcmNn
i
D

光照停止后经过20微秒, 空穴浓度为:

)(1031.2)026.03.0exp(1025.2)exp()exp(310500200cmTkEEnnTkEEpp
pFFip
FF

非平衡空穴浓度为:)(1031.23100cmppp
由)exp()0()(ptptp知, )(39.2)1031.210ln(/20))()0(ln(/1014stpptp
八、解：对于Ge：ND=1.2×1015cm-3；NA＝1.0×1015cm-3；T＝300K时 ni=2.4×1013cm-3.
多子浓度:3140102cmNNnAD；
少子浓度:3123142130201088.2cm102)104.2(cmnnpi
cmqnpqnqnpn.01.83900106.110211119140



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半导体物理期末试卷（含部分答案

半导体物理期末试卷（含部分答案

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）。

半导体物理期末试卷(含部分答案

半导体物理期末试卷(含部分答案

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。

半导体物理试卷

半导体物理试卷

半导体物理试卷一．填空题（20分）1.半导体的晶格结构有、和。

2.本征激发是指电子激发成为电子的过程。

3.pn 结电容包括和。

4.在简并化的重掺杂半导体中，n 型半导体的费米能级进入，p 型半导体费米能级进入。

5.半导体载流子在运动中会遭到散射，其根本原因是。

二．选择题（20分）1.能带底电子的有效质量为m n *,则1/m n *等于（）。

A.(d 2E/dk 2)k=0/h 2B.(d 2E/dk 2) k=0/hC. (d 2E/dk 2) k=0/k 2D. (d 2E/dk 2) k=0/k2.下列式中为费米分布函数的是（）。

A.)exp(21110Tk E E f -+ B.)exp(2110T-+C.)exp(110Tk E E f -+ D. )exp(0Tk E E f --3.已知n 型硅半导体中电子的寿命为350us,电子的迁移率为3600cm 2/vs ，则电子的扩散长度为（）A.0.15cm B 0.1 6cm C 0.17cm D 0.18cm 4.300k 时，硅的本征电导率为2*105Ω.cm,如果电子和空穴的迁移率分别为1300cm 2/vs ，500cm 2/vs ，则本征硅的载流子浓度为（）。

A.1.7*1010B.1.8*1010C.1.9*1010D.2*10105.导带阶等于（）A ．Ec-Ev B.Eg 2-Eg 1 C.χ1-χ2 D.Eg 2-Eg 1-(χ1-χ2) 6.发生弱简并的条件是（）A. Ec- E F ≦0B.Ec-E F 〉2k 0TC.0≦ Ec- E F ≦2k 0TD.以上都不对7.对于n 型半导体，满足小注入的条件是（） A.0n p n >>?=?B.0n p n <<>?=?8.pn 结空间电荷区又称为（）A.反型层C.堆积层D.以上都不对9. 在MIS 结构中，当金属板上加的电压为开启电压时，表面势VS=（）A.V BB.2 V BC.3 V BD.4 V B10.下列杂质掺入硅中为施主杂质的是（）A. AlB. GaC. InD. P 三．简答题（10分）1.以As 掺入Ge 中为例，说明什么是施主杂质、施主杂质电离过程和n 型半导体。

桂林电子科技大学2013年硕士研究生入学考试半导体物理试题B卷

桂林电子科技大学2013年硕士研究生入学考试半导体物理试题B卷

C、本征半导体的费米能级和温度无关，只决定于材料本身
D、本正半导体的电中性条件是qn0=qp0
2、关于空穴，下列说法不正确的是（）
A、空穴同电子一样都是物质世界中的实物粒子B、空穴具有正的有效质量
C、空穴带正电荷
D、半导体中电子空穴共同参与导电
3、对于一定的n型半导体，温度一定时，减少掺杂浓度，将导致（）靠近Ei。
室温下k0T=0.026eV，电子电量1.602×10-19C
1、半导体材料硅中掺入施主杂质浓度ND=2×1017cm-3，受主杂质浓度NA=5×1016cm-3；设室温下本征硅材料的电阻率i=2400.cm，电子和空穴的迁移率分别为n=1000cm2/(V.S)，p=300cm2/(V.S)，不考虑杂质浓度对迁移率的影响，求掺杂样品的电导率。
A、与两种材料的功函数无
B、W1＜W2C、W1=W2D、W1＞W2
9、下列哪个参数不能由霍尔效应确定（）
A、载流子浓度B、迁移率C、有效质量m*
10、有效复合中心的能级接近（）
A、禁带中心能级EiB、施主或受主能级C、费米能级EF
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请注意：答案必须写在答题纸上（写在试卷上无效）。
二、填空题（每空2分，共20分）
6、非平衡载流子就是（）
A、处于ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ带还未与价带空穴复合的电子B、不稳定的电子空穴对
C、不停运动着的载流子D、偏离热平衡状态的载流子
7、pn结击穿是指（）
A、反向电流随反向电压增加迅速增加B、正向电流随反向电压增加迅速增加
C、正向电压随电流增加迅速增加D、反向电压随电流增加迅速增加
8、当金属与n型半导体接触形成阻挡层时，金属的功函数W1和半导体的功函数W2的关系是（）