半导体物理学期末复习试题及答案三.pdf

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，半导体中掺入浓度为1014cm3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1.11015cm3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550K，则杂质半导体费米能级的位置（I）。（已知：室温下，ni1010cm3；550K时，ni1017cm3）A.电子和空穴 B.空穴 C.电子D.1014cm3 E.1015cm3 F.1.11015cm3G.高于Ei H.低于Ei I.等于Ei3.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n0p0（D）ni，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）ni。22A.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 型半导体结构中发生少子反型时，表面的导电类型及体材料的类型（B）。在如图所示结构的特性图中，代表去强反型的（G）。A.相同 B.不同第 1 页C.无关 D.段E.段 F.段G.和段6.P 型半导体发生强反型的条件（B B）。A.VS2k0T NAk0T NA B.VSlnlnqniqnik0T ND2k0T ND D.VSlnlnqniqniC.VS7.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 A）电流。A.漂移 B.扩散 C.热运动8.对于掺杂的硅材料，其电阻率及掺杂浓度和温度的关系如图所示，其中，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“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 X”。”。1.及 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。（）2.3.砷化稼是直接能隙半导体，硅和锗是间接能隙半导体。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 X）4.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 100%，如果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小于 50%。（X X）第 2 页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 掺 杂 入 中，取 代 则 起 施 主 杂 质 作 用，若 取 代 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。若光照忽然停止，经过时间后，非平衡载流子全部消失。（X 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及复合率相等，所以称为热平衡状态，有统一的费米能级。（X 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。三、分析题。1350cm2/V s，p 500cm2/V s，1.对于室温下硅材料，假设载流子迁移率分别为n且认为不随掺杂而变化。已知q度为510221.61019C，本征载流子浓度ni1010cm3，硅的原子密，ln200 5.3。cm3，Nc Nv1019cm3，k0T 0.026eV（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（）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EC的位置。（4）试计算问题（2）中杂质半导体的电阻率及本征硅的电阻率的比值。（12 分）解：i（1）1iniqnp1 3.38105cm.（2 分）第 3 页2236163（2）杂质浓度为ND 510cm10 510 cm，由于杂质全部电离，所以ni2n0 ND 510 cm，p0 2103cm3。n0163.（4 分）（3）n0 NcexpEC EFk0TNc EC0.1378eV，EF EC k0T lnn0，所以费米能级在EC下方0.1378eV处。.（2 分）.（2 分）（4）2.ininp1 n0qn 2.74105.（2 分）1 niqnpn0n1016cm3。光均匀照射样品上，电子-空穴对的产生率为。计算无光照和有光照的电导率。其中，已知室温下，n型硅样品中，掺杂浓度ND1.251020cm3s1，样品 寿命为8sq 1.61019C，n1350cm2/V s，p 500cm2/V s。（8 分）解：室温下，杂质全部电离，n0无光照：.（3 分）有光照：ND。p g1.251020cm3s18106s11015cm3.（2 分）.（3 分）3.室温下，施主浓度为1.01016cm3的n型硅及铝形成金属及半导体接触，的功函数为4.30eV，的电子亲和能为4.05eV。已知，Nc（1）计算硅的功函数。（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VS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：1019cm3，k0T 0.026eV，ln1000 6.9。第 4 页（1）室温下，杂质全部电离，n0 ND。.（2 分）EnNcE k T ln 0.18eV，n0 Ncexp Nn0Dk Tn00Ws En 4.05eV 0.18eV 4.23eV（2 分）（2）半导体表面势VsWsWm 0.07Vq（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）第 5 页