半导体物理学期末复习试题及答案二

半导体物理学期末复习试题及答案二 一、 选择题 1. 如果半导体中电子浓度等于空穴浓度，则该半导体以（ A ）导电为主；如果半导体中电子浓度大于空穴浓度，则该半导体以（ E ）导电为主；如果半导体中电子浓度小于空穴浓度，则该半导体以（ C ）导电为主。 A 、本征 B 、受主 C 、空穴 D 、施主 E 、电子 2. 受主杂质电离后向半导体提供（ B ），施主杂质电离后向半导体提供（ C ），本征激发向半导体提供（ A ）。 A. 电子和空穴 B. 空穴 C. 电子 3. 电子是带（ B ）电的（ E ）；空穴是带（ A ）电的（ D ）粒子。 A 、正 B 、负 C 、零 D 、准粒子 E 、粒子 4. 当Au 掺入Si 中时，它是（ B ）能级，在半导体中起的是（ D ）的作用；当B 掺入Si 中时，它是（ C ）能级，在半导体中起的是（ A ）的作用。 A 、受主 B 、深 C 、浅 D 、复合中心 E 、陷阱 5. MIS 结构发生多子积累时，表面的导电类型与体的类型（ A ）。 A. 相同 B. 不同 C. 无关 6. 杂质半导体中的载流子输运过程的散射机构中，当温度升高时，电离杂质散射的概率和晶格振动声子的散射概率的变化分别是（ B ）。 A. 变大，变小 ；B. 变小，变大；C. 变小，变小； D. 变大，变大。 7. 砷有效的陷阱中心位置（B ） A. 靠近禁带中央 B. 靠近费米能级 8. 在热力学温度零度时，能量比E F 小的量子态被电子占据的概率为 （ D ），当温度大于热力学温度零度时，能量比E F 小的量子 态被电子占据的概率为（ A ）。 A. 大于1/2 B. 小于1/2 C. 等于1/2 D. 等于1 E. 等于0 9. 如图所示的P 型半导体MIS 结构 的C-V 特性图中，AB 段代表 （ A ），CD 段代表（ B ）。 A. 多子积累 B. 多子耗尽 C. 少子反型 D. 平带状态 10. 金属和半导体接触分为：（ B ）。 A. 整流的肖特基接触和整流的欧姆接触 B. 整流的肖特基接触和非整流的欧姆接触 C. 非整流的肖特基接触和整流的欧姆接触 D. 非整流的肖特基接触和非整流的欧姆接触 11. 一块半导体材料，光照在材料中会产生非平衡载流子，若光照忽然停止t =后，其中非平衡载流子将衰减为原来的（ A ）。 A. 1/e B. 1/2 C. 0 D. 2/e 12. 载流子在电场作用下的为（ A ） ，由于浓度差引起的运 动为（ B ）。 A. 漂移运动 B. 扩散运动 C. 热运动 13锗的晶格结构和能带结构分别是（ C ）。 A. 金刚石型和直接禁带型 B. 闪锌矿型和直接禁带型 C. 金刚石型和间接禁带型 D. 闪锌矿型和间接禁带型 14非简并半导体是指（ A ）的半导体。 A. 能使用玻耳兹曼近似计算载流子浓度 B. 用费米分布计算载流子浓度 15 当半导体材料处于热平衡时，其电子浓度与空穴浓度的乘积为（ B ），并且该乘积和（D ）有关，而与（ C ）无关。 A 、变化量； B 、常数； C 、杂质浓度和杂质类型； D 、禁带宽度和温度 二、证明题 1、 对于某n 型半导体，其杂质浓度为N D , 试证明 E C -E F =kT ln N C N D 1、证：设杂质全部电离，则 n0=N D 又n 0=N C e -E C -E F kT N C N D 由上两式可得E C -E F =kT ln 2、 对于某半导体，其能带如图所示，试证明其为P 型半导体， 即证明p 0n0 2、证：非兼并半导体n 0=N C e p 0=N V e 由题意有E C -E F -E C -E F kT E F -E V kT -E F -E V , 而N V N C 故可得p 0n 0, 为p 型半导体。 三、计算画图题 1. 计算（1）掺入N D 为11015个/cm3的施主硅，在室温（300K ）时的电子n 0和空穴浓度p 0，其中本征载流子浓度n I =1010个/cm3。 （2）如果在（1）中掺入N A =51014个/cm3的受主，那么电子n 0和空穴浓度p 0分别为多少？ 1. 解：（1） 300K 时可认为施主杂质全部电离。 2 2 n o =N D =1?1015个/cm 3n i 1010 P O =1?105个/cm 3 15 n o 1 ? 10 () （2）掺入了N A =51014个/cm3的受主，那么同等数量的施主得到了补偿。 2室温下，硅本征载流子浓度n I =1010个/cm3， （1）计算本征电导率， n =1450cm 2/V ?s p =500cm 2/V . s ， （2）若硅原子的浓度为5?1022cm -3，掺入施主杂质，使每106个硅原子中有一个杂质原子，计算室温下电子浓度和空穴浓度(设杂质全部电离) ，试求该掺杂硅材料的电阻率。 解： （1）i =n i q (n +p ) =3.12?10-6S ?cm 5?1022cm -3 16-3=5?10cm （2）N D = 610 n i 2杂质全部电离n 0=N D ，p 0=2?103cm -3 n 0 （3）n 1=0.086?cm n 0q n 3、施主浓度N D =1016cm -3的N 型硅En=0.12eV，其亲和势为=4.05eV ，与功函数为4.3 eV的金属Al 紧密接触，（1）接触后形成阻挡层还是反阻挡层，（2）求半导体端和金属端的势垒高度。 解：（1）当金属功函数大于半导体功函数时，电子由半导体流向金属端，形成阻挡层 （2）w s =4.05+0.12=4.17eV qV D =W m -W S =0.13eV q m =W m -=0.25eV 4MIS 结构中，以金属绝缘体P 型半导体为例，当VG0但不是很大时，半导体表面电荷区为什么状态，并画出此时的能带图和电荷密度分布图。 解：当金属与半导体之间加正电压，表面势为正值，表面处能带向下弯曲，表面处的空穴浓度较体内的低得多，这种状态就叫做耗尽状态。 5. 光均匀照射在电阻率为6?cm 的n 型Si 样品上，电子空穴对的产生率为41021