电子科技大学半导体物理期末考试试卷b试题答案.docx

Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-date电子科技大学2010半导体物理期末考试试卷B试题答案一电子科技大学二零一零至二零一一学年第一学期期末考试 课程考试题 B卷 （ 120分钟） 考试形式：闭卷 考试日期 2011年 月 日课程成绩构成：平时 15 分， 期中 5 分， 实验 10 分， 期末 70 分一二三四五六七八九十合计复核人签名得分签名得 分可能用到的物理常数：电子电量q=1.602×10-19C，真空介电常数0=8.854×10-12F/m，室温（300K）的k0T=0.026eV，SiO2相对介电常数=3.9， N C=2.8×1019cm-3，300K时，ni(GaAs)=1.1×107cm-3. 一、多选题:在括号中填入正确答案（共30分，共 19题，每空1分）命题人：刘诺1-14题，罗小蓉15-19题 1. 受主是能增加（B）浓度的杂质原子，施主是能增加（A）浓度的杂质原子， A、电子 B、空穴 2. 如果杂质在化合物半导体中既能作施主又能作受主的作用，则这种杂质称为（ B ）。A、 受主 B、 两性杂质 C、施主3. 对于掺杂浓度为ND的非简并半导体，0 K下，其电子浓度=（ D ）；在低温下，其电子浓度=（ B ）；在高温本征温度下，其电子浓度=（ C ）；A、 ND B、nD+ C、ni D、04. 对于宽带隙的半导体，激发电子从价带进入导带需要更（ A ）的能量，本征 温度区的起始温度更（ A ）。A、 高 B. 低 5. 在一定温度下，非简并半导体的平衡载流子浓度的乘积（C）本征载流子浓度的平方。该关系（ D ）于本征半导体，（ D ）于非本征半导体。A、 大于 B、 小于 C、等于 D、 适用 E、 不适用6. 电子是（A），其有效质量为（D）；空穴是（B），其有效质量为（C）。A、粒子 B、准粒子 C、 负 D、 正 E、 0 7. p型半导体中的非平衡载流子特指（ C ），其空穴的准费米能级（ I ）电 子的准费米能级。 A、n0 B、p0 C、n D、p E、n F、p G、 高于 H、等于 I、小于 8. 在室温下，低掺杂Si的载流子散射机制主要是（ B D ）。 A、压电散射 B、电离杂质散射 C. 载流子-载流子散射 D.晶格振动散射 9. D=k0Tq 适用于（ B ）半导体。 A、简并 B、非简并 10. Ge和Si是（ B ）能隙半导体，（ D）是主要的复合过程。而GaAs是（ A） 能隙半导体，（ C ）是主要的复合过程。 A、直接 B、 间接 C、直接复合 D、间接复合 11. 在外加电场作用下，载流子的（ C）运动是定向的。在无外加电场时，载流子 的（ B）运动是随机的。 A、扩散 B、 热 C、漂移 12. p型半导体构成的MIS结构，若Wm >Ws，假定绝缘层中无电荷时，其平带电压 ( A )。 A、VFB>0 B、VFB<0 C、VFB=0 13. 最有利于陷阱作用的能级位置在( C )附近，常见的是( E )的陷阱 A、EA B、ED C、 EF D、Ei E、少子 F、多子 14. 金属与n型半导体形成阻挡层，其功函数需满足（ A ），该结构正向电流的方向是（ D ）。 A、Wm>Ws B、Wm<Ws C、Wm=Ws D、从金属到半导体 E、从半导体到金属 二、简答题：（共12分）1. 画出中等掺杂硅的电阻率随温度的变化情况。（3分）命题人：罗小蓉2. n型半导体衬底形成的MIS结构，画出外加不同偏压下多子积累和反型二种状态的能带图。画出理想的低频和高频电容-电压曲线。解释平带电压(7分) 命题人：白飞明，钟志亲 图略（各2分）平带电压：功函数或者绝缘层电荷等因素引起半导体内能带发生弯曲，为了恢复平带状态所需加的外加栅偏压。或者使半导体内没有能带弯曲时所加的栅电压。（1分）3. 写出至少两种测试载流子浓度的实验方法。（2分）命题人：白飞明，钟志亲 可以采用四探针法、C-V测试以及霍耳效应来测试载流子浓度（写出两种即可）；（2分）三、证明题：证明 n0×p0=ni2。（7分）命题人：刘诺证明： 因为 n0=Nce-Ec-EFk0T （1分） p0=Nve-EF-Evk0T （1分） 且 Ec-Ev=Eg （1分） 所以 n0×p0=NcNve-Egk0T （1分） 对本征半导体 n0=p0=ni （1分） 所以， ni2=n0×p0=NcNve-Egk0T （1分） 故 n0×p0=ni2 （1分）四、计算题（36分） 1. Si与金属形成的肖特基势垒接触，反向饱和电流为I0=10-11A，若以测试得到的正向电流达到10-3A为器件开始导通。（1）求正向导通电压值；（4分） 每步各2分（2）如果不加电压时半导体表面势为0.55V，耗尽区宽度为0.5m，计算加5V反向电压时的耗尽区宽度；（4分） 每步各1分2、施主浓度ND=1015cm-3的薄n型Si样品,寿命为1, 室温下进行光照射，光被均匀吸收，电子空穴对的产生率是。已知：，设杂质全电离，求：（1）光照下样品的电导率；（5分）非平衡载流子浓度 1分电子浓度 1分空穴浓度 1分 2分（2）电子和空穴准费米能级EFn和EFp与平衡费米能级EF的距离,并在同一能带图标出EF, EFn和EFp；（7分）答： 2分 2分Ec作图3分 EFn和EFp与EF各1分EFEv（3）若同时给该样品加10V/cm的电场，求通过样品的电流密度。（4分）3、硅单晶作衬底制成MOS二极管，铝电极面积A1.6×10-7m2。在150下进行负温度偏压和正温度偏压处理，测得C-V曲线如图2中a、b所示。已知硅和铝的功函数分别为WS=4.3eV，Wm=4.2eV，硅的相对介电常数为3.9。计算：(1) 说明AB段是积累、耗尽还是反型状态，衬底硅是n型还是p型 (4分)答：AB段是积累，N型。(各2分)(2) 氧化层厚度d0 (4分)(3) 氧化层中可动离子面密度Nm (4分) 每步各2分 -