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半导体物理学期末复习资料试题及其规范标准答案三

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*-
一、选择题。
1. 电离后向半导体提供空穴的杂质是（ A ），电离后向半导体
提供电子的杂质是（ B ）。
A. 受主杂质 B. 施主杂质 C. 中性杂质
2. 在室温下，半导体Si中掺入浓度为31410cm的磷杂质后，半导体中
多数载流子是（ C ），多子浓度为（ D ），费米能级的
位置（ G ）；一段时间后，再一次向半导体中掺入浓度为
315101.1
cm

的硼杂质，半导体中多数载流子是（ B ），多子

浓度为（ E ），费米能级的位置（ H ）；如果，此时温度
从室温升高至K550，则杂质半导体费米能级的位置（ I ）。（已
知：室温下，31010cmni；K550时，31710cmni）
A. 电子和空穴 B. 空穴 C. 电子
D. 31410cm E. 31510cm F. 315101.1cm
G. 高于iE H. 低于iE I. 等于iE
3. 在室温下，对于n型硅材料，如果掺杂浓度增加，将导致禁带宽
度（ B ），电子浓度和空穴浓度的乘积00pn（ D ）2in，
功函数（ C ）。如果有光注入的情况下，电子浓度和空穴浓
度的乘积np（ E ）2in。
A. 增加 B. 不变 C. 减小
D. 等于 E. 不等于 F. 不确定
4. 导带底的电子是( C )。
*-
A. 带正电的有效质量为正的粒子
B. 带正电的有效质量为负的准粒子
C. 带负电的有效质量为正的粒子
D. 带负电的有效质量为负的准粒子
5. P型半导体MIS结构中发生少子反型时，表面的导电类型与体材
料的类型（ B ）。在如图所示MIS结构的C-V特性图中，
代表去强反型的（ G ）。
A. 相同 B. 不同
C. 无关 D. AB段
E. CD段 F. DE段
G. EF和GH段
6. P型半导体发生强反型的条件（ B ）。
A. iASnNqTkVln0 B. iASnNqTkVln20

C. iDSnNqTkVln0 D. iDSnNqTkVln20
7. 由于载流子存在浓度梯度而产生的电流是（ B ）电流，由
于载流子在一定电场力的作用下而产生电流是（ A ）电流。
A. 漂移 B. 扩散 C. 热运动
8. 对于掺杂的硅材料，其电阻率与掺杂浓度和温度的关系如图所示，
其中，AB段电阻率随温度升高而下降的原因是（ A ）。
A. 杂质电离和电离杂质散射
B. 本征激发和晶格散射
*-
C. 晶格散射
D. 本征激发

二、判断题。判断下列叙述是否正确，正确的在括号中打
“√”，错误的打“X”。

1. 与半导体相比，绝缘体的价带电子激发到导带所需要的能量比半
导体的大。 （ √ ）
2. 砷化稼是直接能隙半导体，硅和锗是间接能隙半导体。
（ √ ）
3. 室温下，对于某n型半导体，其费米能级在其本征半导体的费米
能级之下。 （ X ）
4. 在热力学温度零度时，能量比FE小的量子态被电子占据的概率为
100%，如果温度大于热力学温度零度时，能量比FE小的量子态被
电子占据的概率为小于50%。 （ X ）
5. 费米分布函数适用于简并的电子系统，波耳兹曼分布函数适用于
非简并的电子系统。 （ √ ）
6. 将Si掺杂入GaAs中，Si取代Ga则起施主杂质作用，若Si取代
As则起受主杂质作用。 （ √ ）
7. 无论本征半导体还是杂质半导体，其电子浓度和空穴浓度的乘积
为常数，由温度和禁带宽度决定。 （ √ ）
8. 一块半导体材料，光照在材料中会产生非平衡载流子，其中非平
*-
衡载流子的寿命为τ。若光照忽然停止，经过τ时间后，非平衡
载流子全部消失。 （ X ）
9. 在一定温度下，光照在半导体材料中会产生非平衡载流子，光照
稳定后，由于电子空穴对的产生率与复合率相等，所以称为热平
衡状态，有统一的费米能级。 （ X ）
10. 金属和半导体接触分为有整流特性的肖特基接触和非整流的欧姆
接触。 （ √ ）

三、分析题。
1. 对于室温下硅材料，假设载流子迁移率分别为sVcmn/13502，
sVcmp/500
2

，且认为不随掺杂而变化。已知Cq19106.1，本

征载流子浓度31010cmni，硅的原子密度为322105cm，
31910
cmNN

vc

，eVTk026.00，3.5200ln。

（1） 试计算本征硅的电阻率。
（2） 当在本征硅中掺入百万分之一的砷（As）后，设杂质全部
电离，试计算电子浓度和空穴浓度。
（3） 画出问题（2）中杂质半导体的能带图，并确定费米能级相
对于CE的位置。
（4） 试计算问题（2）中杂质半导体的电阻率与本征硅的电阻率
的比值。（12分）
解：
*-
（1） cmqnpniii51038.311 ……….（2分）
（2） 杂质浓度为316632210510105cmcmND，由于杂质全部
电离，所以3160105cmNnD，33020102cmnnpi。
……….（4分）
（3） TkEENnFCc00exp，eVEnNTkEECcCF1378.0ln00，
所以费米能级在CE下方eV1378.0处。 ……….（2分）
E
c
E
F

E
v

……….（2分）

（4） 5001074.211npnipnininnqnqn ……….（2分）
2. 室温下，n型硅样品中，掺杂浓度31610cmND。光均匀照射Si
样品上，电子-空穴对的产生率为13201025.1scm，样品寿命为s8。
计算无光照和有光照的电导率。其中，已知
Cq19106.1
，

sVcmn/1350
2

，sVcmp/5002。（8分）

解：
室温下，杂质全部电离，
DNn0
。

无光照：


12193160016.2/1350106.110


cmsVcmCcmqn

n


……….（3分）
*-
有光照：

315613201011081025.1
cmsscmgp


……….（2分）






1112191510456.2 296.016.2 /5001350106.110116.2 




cm
cmcm
sVcmCcmcm

pq
pn






……….（3分）
3. 室温下，施主浓度为316100.1cm的n型硅Si与铝Al形成金属与
半导体接触，Al的功函数为eV30.4，Si的电子亲和能为eV05.4。
已知，31910cmNc，eVTk026.00，9.61000ln。
（1）计算硅Si的功函数。
（2）试画出理想情况下金属-半导体接触的能带图，并标明半导
体表面势SV的数值。
（3）判断金属-半导体接触形成阻挡层还是反阻挡层。（12分）
解：
（1）室温下，杂质全部电离，
DNn0
。

DncNTkENn00
exp
，eVnNTkEcn18.0ln00……….（2分）
eVeVeVEWns23.418.005.4

………（2分）
（2）半导体表面势VqWWVmss07.0 ………（2分）
………（4分）
（3）形成电子阻挡层。 ………（2分）
*-
4. 如图所示，为P型半导体MIS结构形成的能带图。
（1）画出对应的电荷分布图。
（2）判断其表面空间电荷层的状态（多子积累、少子耗尽、少子
反型）。（8分）
解：（1）

………（6分）
（2）少子反型 ………（2分）


x

G

Q

n
Q
dm
x
x
O

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半导体器件物理复习题完整版

半导体器件物理复习题完整版

一． 平衡半导体： 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. 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。

4. 简并半导体：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，费米能级高于导带底（0F c E E ->）；对P 型掺杂的半导体而言，空穴浓度大于价带的有效状态密度。

费米能级低于价带顶（0Fv E E -<）。

5.有效状态密度：在导带能量范围（~cE ∞）内，对导带量子态密度函数()()342nc cmg E E E h π=-电子玻尔兹曼分布函数()exp F F E E f E kT -⎡⎤=-⎢⎥⎣⎦的乘积进行积分（即()*0342exp cn F c m E E n E E dEh kT π∞-⎡⎤=--⎢⎥⎣⎦⎰）得到的3*2222n c m kT N h π⎛⎫= ⎪⎝⎭称导带中电子的有效状态密度。

在价带能量范围（~vE -∞）内，对价带量子态密度函数()()3/2*342pv v mg E E Ehπ=-与空穴玻尔兹曼函数()exp FF E E f E kT -⎡⎤=-⎢⎥⎣⎦的乘积进行积分（即()3/2*0342exp vE pF v mE E p E E dEh kT π-⎡⎤=--⎢⎥⎣⎦⎰）得到的3*2222p v m kT N h π⎛⎫=⎪ ⎪⎝⎭称谓价带空穴的有效状态密度。

6.以导带底能量c E 为参考，导带中的平衡电子浓度：0exp cF c E E n N kT -⎡⎤=-⎢⎥⎣⎦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以能量为导带低能量时的玻尔兹曼分布函数。

7.以价带顶能量v E 为参考，价带中的平衡空穴浓度：0exp Fv v E E p N 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以能量为价带顶能量时的玻尔兹曼分布函数。

(最新整理)半导体物理学考试试卷及参考答案

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半导体物理学考试试卷及参考答案
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《半导体物理学》试题与及答案

《半导体物理学》试题与及答案


练习1-课后习题7
第二章 半导体中杂质和缺陷能级
锑化铟的禁带宽度E g = 0.18 e V ，相对介电常数 εr = 17 ，电子的 有效质量mn∗ = 0.015 m0， m 0为电子的惯性质量，求 ⅰ）施主杂质的电离能， ⅱ）施主的弱束缚电子基态轨道半径。
解：
练习2
第二章 半导体中杂质和缺陷能级
所以样品的电导率为： q(n0 n p0 p )
代入数据得，电导率为2.62 ×1013S/cm 所以，电场强度 E J 1.996103 mA / cm

作业-课后习题2
第四章 半导体的导电性
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1450cm2/V·S 和500cm2/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。比本征Si 的电导率增大了多少倍？（ni=1.5×1010cm-3; Si原子浓度为 =5.0×1022cm-3,假定掺杂后电子迁移率为900cm2/V·S)
m0为电子惯性质量，k1=1/2a; a=0.314nm。试求： （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。
练习2-课后习题2
第一章 半导体中的电子状态
2.晶格常数为0.25nm的一维晶格，当外加102V/m和107V/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。
所以，300k时，
nT 300

(1.05 1019

5.7
1018 )
exp(
0.67 1.61019 21.381023 300)
1.961013cm3
77k时，
半导体物理试题及答案

半导体物理试题及答案

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。