半导体物理学期末复习试题及答案三

1、.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 1014 cm 3 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1.1 1015 cm 3 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， ni1010 cm 3 ； 550K 时， ni1017 cm 3 ）A. 电子和空穴B

2、.空穴C.电子D. 1014 cm 3E.1015 cm 3F.1.1 1015 cm 3G. 高于 EiH.低于 EiI.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n0 p0 （D） ni2 ，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） ni2 。A. 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 MIS 结构

3、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）。A. VSk0TN AB. VS2k0TN AqlnqlnniniC. VSk0T ln N DD. VS2k0T ln N Dqniqni7. 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）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，其中， AB 段电

4、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“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 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）5. 费米分布函数适

5、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

6、性的肖特基接触和非整流的欧姆接触。（）三、分析题。1.对于室温下硅材料，假设载流子迁移率分别为n1350cm2 / Vs ，p 500cm2 / V s ，且认为不随掺杂而变化。 已知 q 1.6 10 19 C ，本征 载 流 子 浓 度 ni1010 cm 3 ， 硅 的 原 子 密 度 为 510 22 cm 3 ，N cN v1019 cm 3 ， k0T0.026eV ， ln 2005.3。（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 EC 的位

7、置。（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） i1ni q13.38 105cm .（2 分）inp（2）杂质浓度为 N D510 22 cm 3 10 651016 cm 3 ，由于杂质全部电离，所以 n0N D51016 cm 3 ， p0ni22103 cm 3 。n0（.4 分）（3）n0N c expECE F， EFECk0T ln N cEC 0.1378eV ，k0Tn0所以费米能级在 EC 下方 0.1378eV 处。（.2 分）EcEFEv（4）1 n0qnninp2.74105i1 ni q nn0pn（.2 分） （.

8、2 分）2. 室温下， n 型硅样品中，掺杂浓度 N D 1016 cm 3 。光均匀照射 Si样品上，电子 -空穴对的产生率为 1.25 10 20 cm 3 s 1 ，样品寿命为 8 s 。计算无光照和有光照的电导率 。 其中，已知 q1.6 10 19C ，n 1350cm2 /V s ， p 500cm2 / V s 。（8 分）解：室温下，杂质全部电离，n0N D 。无光照：0 n0 q n 1016 cm 31.6 10 19 C 1350cm21/ V s 2.16cm .（3 分）.有光照：p g1.251020 cm 3 s 18 10 6 s 1 1015 cm 30pq

9、np .（2 分）2.16cm2.16cm2.456cm115 cm 1.6 10 19 C 1350 500 cm2 / V s1 10110.296cm1 .（3 分）3. 室温下，施主浓度为 1.0 1016 cm 3 的 n 型硅 Si 与铝 Al 形成金属与半导体接触， Al 的功函数为 4.30eV ，Si 的电子亲和能为 4.05eV 。已知， N c1019 cm 3 ， k0T0.026eV ， ln 10006.9 。（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 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：（1）室温下，杂质全部电离， n0N D 。n0Nc expEnN D ，EnN c0.18eV .（2分）k0Tk0T lnn0WsEn4.05eV0.18eV4.23eV（ 2 分）（2）半导体表面势 VsWsWm0.07V（