半导体物理学期末复习试题及答案三.pdf

系别 班次 学号 姓名 .密封线以内答题无效第 1 页 共 9 页1一、选择题。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 中掺入浓度为的磷杂质后，半导体31410cm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的硼杂质，半导体中多数载流子是（B ），多子315101.1cm浓度为（E ），费米能级的位置（H ）；如果，此时温度从室温升高至，则杂质半导体费米能级的位置（I ）。K550（已知：室温下，；时，）31010cmniK55031710cmniA.电子和空穴 B.空穴 C.电子 D.E.F.31410cm31510cm315101.1cmG.高于 H.低于 I.等于 iEiEiE3.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（D ），00pn2in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（E ）。np2inA.增加 B.不变 C.减小D.等于 E.不等于 F.不确定系别 班次 学号 姓名 .密封线以内答题无效第 2 页 共 9 页24.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 B ）。A.B.iASnNqTkVln0iASnNqTkVln20C.D.iDSnNqTkVln0iDSnNqTkVln207.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，其电阻率与掺杂浓度和温度的关系如图所示，系别 班次 学号 姓名 .密封线以内答题无效第 3 页 共 9 页3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，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，能量比小的量子态被电子占据的概率FE为 100%，如果温度大于热力学温度零度时，能量比小的量子FE系别 班次 学号 姓名 .密封线以内答题无效第 4 页 共 9 页4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。若光照忽然停止，经过 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。（系别 班次 学号 姓名 .密封线以内答题无效第 5 页 共 9 页5）三、分析题。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，且认为不随掺杂而变化。已知，sVcmp/5002Cq19106.1本征载流子浓度，硅的原子密度为，31010cmni322105cm，。31910cmNNvceVTk026.003.5200ln（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的位置。CE（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）.（2 分）cmqnpniii51038.311（2）杂质浓度为，由于杂质全316632210510105cmcmND部电离，所以，。3160105cmNnD33020102cmnnpi系别 班次 学号 姓名 .密封线以内答题无效第 6 页 共 9 页6.（4 分）（3），TkEENnFCc00expeVEnNTkEECcCF1378.0ln00，所以费米能级在下方处。CEeV1378.0.（2 分）EcEFEv .（2分）（4）.（2 分）5001074.211npnipnininnqnqn2.室温下，n 型硅样品中，掺杂浓度。光均匀照射 Si31610cmND样品上，电子-空穴对的产生率为，样品寿命为13201025.1scm。计算无光照和有光照的电导率。其中，已知，s8Cq19106.1，。（8 分）sVcmn/13502sVcmp/5002解：室温下，杂质全部电离，。DNn 0无光照：12193160016.2/1350106.110cmsVcmCcmqnn系别 班次 学号 姓名 .密封线以内答题无效第 7 页 共 9 页7.（3 分）有光照：.（2 分）315613201011081025.1cmsscmgp 1112191510456.2 296.016.2 /5001350106.110116.2 cmcmcmsVcmCcmcmpqpn.（3 分）3.室温下，施主浓度为的 n 型硅 Si 与铝 Al 形成金属与316100.1cm半导体接触，Al 的功函数为，Si 的电子亲和能为。eV30.4eV05.4已知，。31910cmNceVTk026.009.61000ln（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的数值。SV（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，.（2 分）DncNTkENn00expeVnNTkEcn18.0ln00系别 班次 学号 姓名 .密封线以内答题无效第 8 页 共 9 页8 （2 分）eVeVeVEWns23.418.005.4（2）半导体表面势 （2 分）VqWWVmss07.0 （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）x GQnQdmxxO系别 班次 学号 姓名 .密封线以内答题无效第 9 页 共 9 页9 （6 分）（2）少子反型 （2 分）