半导体物理期末试卷(含部分答案

一、填空1.纯半导体Si中混合v族元素的杂质在杂质电离时释放电子。这种杂质称为捐赠者杂质。相应的半导体称为n型半导体。2.半导体的载体浓度分布不均匀的话，就会进行载体扩散运动。在半导体存在和电压存在的情况下，载体进行漂移运动。3.nopo=Ni2表明半导体处于平衡状态。半导体混合的杂质发生变化时，乘积nopo会发生变化吗？不变；不变。温度变化时nopo会变化吗？改变。4.不平衡电流通通过复合作用消失。不平衡电流者的平均生存时间称为寿命与复合中心在安全带中的位置密切相关。对于强p型和强n型材料，小注射时寿命n等于寿命p。5.移动率是反映在电场作用下载流量移动的物理量，扩散系数是反映存在浓度梯度时载流量移动的易动性的物理量，这两者的关系称为爱因斯坦关系。半导体的载体主要受到电离杂质散射和晶格振动散射两种散射。前者在电离捐赠者或电离由主形成的库仑势场中起主要作用，后者在温度高时起主要作用。半导体浅层杂质的主要作用是影响半导体的载体浓度和导电类型。深层杂质的主要作用是载体复合作用。8、3个硅样品，掺杂情况分别为a-铝1015cm-3 b .硼和磷1017 cm-3 c含镓1017 cm-3室温下，此样品的电阻率由高到低排列为b-c。样品的电子迁移率从高到低为a-c-b。费米能级依次为乙甲丙。9.对于n型半导体，以EF和EC的相对位置作为测量缩写和储备的标准，是不缩写的条件。弱简退条件；是缩略条件。10.P-N连接通过应用逆压增加到特定值时，逆电流密度突然开始快速增加的现象称为PN连接破坏，其类型为雪崩破坏、詹纳破坏(或隧道破坏)。11.下图显示了半导体的种类。12.使用长声波作为主散射机构时，电子迁移率n与温度的-3/2平方成正比13半导体中载波电流的扩散系数由其中的载波浓度梯度确定。在14晶体中，电子的公用化运动意味着电子不再局限于一个原子，而是在晶体细胞内的特定点自由移动到另一个晶体细胞内的对应点，从而使电子在整个晶体中运动。二、选择题根据1费米分布函数获得电子(EF kT)能量等级的概率bA.公分占(EF kT)能量等级的概率等于b .公分占(ef-kt)能量等级的概率C.大于电子占EF的概率大于d .孔占EF的概率2有效陷阱中心的位置接近d。A.引导带底部b .防护中心线c .原子价带顶部d .费米级3对于仅包含一个杂质的储备沉积型n型半导体，费米能级Ef随着温度的增加而dA.单调上升b .单调下降c .以很小的值接近Eid。以最大值访问ei7如果在半导体指南中发现电子的概率是0，那么半导体应该是_ d _。A.没有捐赠者杂质b .纤维蛋白没有杂质C.没有杂质。d .绝对零度三、简单的回答1简述了共掺杂半导体材料(Si，Ge)的两种主要散射机制，并说明了温度和掺杂浓度对两种散射机制概率的影响及原因。答：主要散射机制是晶格振动散射和电离杂质散射散射概率与温度的关系是晶格振动散射：电离杂质散射：除了有2 4个Si半导体样品和不同的掺杂浓度外，其馀条件是相同的。根据下面提供的数据确定最大样例电阻率是什么？哪些样品的电阻率最少？并说明原因。(1)NA=1.21013/cm3，ND=81014/cm3；(2)NA=81014/cm3，ND=1.21015/cm3；(3)NA=41014/cm3；(4)ND=41014/cm3。为什么在3 PN联接两侧的掺杂浓度ND和NA相同时比较Si，Ge，GaAs材料PN联接的内置电位大小？绘制4加正偏移和负偏移时，pn连接频带图(必须标识费米级别位置)。5在一维中，描述非平衡半导体的载流子(孔)运动规律的连续方程是什么？说明各项的物理意义。-x到t时间单位时间，单位体积的孔增加；-由于扩散，单位时间、单位体积的霍尔积累；-由于漂移，单位时间、单位体积的霍尔积累；-由于复合性，单位时间，单位体积中孔的消失数；-单位时间，单位体积中孔引用的数量，由于其他原因。6在室温下，与n型Si单晶体混合的施主浓度ND大于与其他n型Ge混合的施主浓度ND1时，哪种物质的平衡小数浓度更高？怎么了？以7 n型Si材料为例，绘制并说明了随温度变化的电阻率的示意图。答：将半导体设置为n类型。AB:可以忽略特征引用。温度升高，载波浓度增加，杂质散射提高移动速率因此，电阻率随着温度t的增加而减小。BC:基于晶格振动散射的杂质完全电离。温度增加时，载体浓度基本不变。由于晶格振动散射降低了迁移率，阻力随着温度t上升。CD:唯一的这里主人。由于晶格振动散射，移动率降低，但载流子浓度快速增加，电阻率随着温度t的增加而减小。8.金属和半导体的导电类型有何不同？金属自由电子导电，半导体非平衡载流子导电9.平衡p-n连接的空间电荷区域示意图如下：绘制空间电荷区域中的载波漂移行为和扩散行为的方向(如下图右侧线添加尖端即可)。阐述了扩散电流与漂移电流的关系。(大小相同，方向相反)10型半导体的电阻率想说明随着温度的变化曲线出现这种变化规律的原因。死产计算问题1.InSb带隙，相对介电常数，电子有效质量。用氢模型计算供体杂质的电离能量。2.在单晶硅中混合硼掺杂1.51016cm-3，磷掺杂5.01015cm-3的两个杂质。试验计算：(1)室温下载波浓度；(2)费米能级在室温下的位置；(3)室温下电导率；(4)600K载波浓度。已知：在室温下，ni=1.51010cm-3，NC=2.81019cm-3，NV=1.01019cm-3，k0t=0.026ev600K的ni=61015cm-3。解决方案：(1)对于硅材料：nd=51015cm-3；na=1.51016cm-3；如果T=300k，则ni=1.51010cm-3:3.对于，使用费米分布函数和玻尔兹曼分布函数计算电子占据其能量水平的概率。解法：permi分布函数包括如果E-ef为4k0T，则f=0.01799如果E-ef等于10k0T，则f=4.54 *玻耳兹曼分布函数如下如果E-ef为4k0T，则f=0.01832如果E-ef等于10k0T，则f=4.54 *；这