半导体物理学期末复习试题及答案三

1、系别班次学号姓名2第 页共8页 第1页共8页密封线以内答题无效一、选择题。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）。受主杂质B.施主杂质C.中性杂质在室温下，半导体Si中掺入浓度为10i4cm-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1.1x1015cm-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，n二1010cm-3；550K时，in=1017cm-3)iA.电

2、子和空穴B.空穴C.电子D.1014cm-3E.1015cm-3F.1.1x1015cm-3G.高于EiH.低于EiI.等于Ei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np（D）n2，00i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）n2。i增加B.不变C.减小D.等于E.不等于F.不确定密封线以内答题无效导带底的电子是（C）。带正电的有效质量为正的粒子带正电的有效质量为负的准粒子带负电的有效质量为正的粒子带负电的有效质量为负的准粒子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M

3、IS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（p型丰导林肛结构:（n）AIn丿I7.A.V=koTlnSqC.VS=皆lnrn)AIn丿Irn)DIn丿IB.VS2kT,lnq（N）DIn丿I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段电阻率随温度升高而下降的原因是（A）。密封线以内答题无效杂质电离和电离杂质散射本征激发和晶格散射晶格散射本

4、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“J”，错误的打“X”。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。（V砷化稼是直接能隙半导体，硅和锗是间接能隙半导体。V）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在热力学温度零度时，能量比E小的量子态被电子占据的概率为F100%,如果温度大于热力学温度零度时，能量比E小的量子态被F电子占据的概率为小于50%。（X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。（V）将Si掺杂入GaAs中，Si取代Ga则起施主杂质作用，若Si取代系别班次学号姓名8第 页共8页密

5、封线以内答题无效TOC o 1-5 h zAs则起受主杂质作用。（V）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。（V）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T。若光照忽然停止，经过T时间后，非平衡载流子全部消失。（X）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）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。（V）三、分析题。1.对于室温下硅材料，假设载流子迁移率分别为卩二1350cm2/Vs，n卩=50

6、0cm2/Vs，且认为不随掺杂而变化。已知q二1.6x10-19C，本p征载流子浓度n二1010cm-3，硅的原子密度为5x1022cm-3，iN=N=1019cm-3，cv唧=026eV，ln200二53。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，并确定费米能级相密封线以内答题无效对于E的位置。C（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）p二丄二沁3.38x105（Q-cm）（2分）icnqV+piinp（2）杂质浓度为N二5xIO22

7、cm-3x10-6二5x1016cm-3，由于杂质全部n2p=-i-=2x103cm-3。0n0D电离，所以n沁N=5x1016cm-3，0D（.4分）3）（E-E）=Nexp-fkTJ0n0cE二E-kTinN=E-0.1378eV，FC所以费米能级在E下方0.1378eV处。C（.2分）4）p1nqp、=&n）=p1nqV+p丿iinpEEcF（.2分）nC+p）in=2.74x10-5np0n（.2分）光均匀照射Si2.室温下，n型硅样品中，掺杂浓度N=1016cm-3。D样品上，电子-空穴对的产生率为1.25x1020cm-3s-1，样品寿命为8ps。计算无光照和有光照的电导率。其中，

8、已知q=1.6x10-19Cp=1350cm2/V-s，p=500cm2/V-s。（8分）np密封线以内答题无效解：室温下，杂质全部电离，nuN。0D无光照：nqj00n016cm-3乂(.6x10-19C)x(350cm2/V-s)=2.16(Q-cm)-1.（3分）有光照：Ap二gT(.25x1020cm-3s-i)xCx10-6s1x1015cm-3.（2分）350+500)Cm2/V-s)c=c+ApqC+卩)=2.16(Q-cm)-1+(x1015cm)x(.6x10-19=2.16(Q-cm)-1+0.296(Q-cm)t=2.456(Q-cm)t.（3分）3.室温下，施主浓度为1

9、.0 x1016cm-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=1019cm-3，kT=0.026eV，ln1000=6.9。c0（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V的数值。S（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，nuN。0D系别班次学号姓名系别.班次.学号.姓名8第 页共8页n密封线以内答题无效n=Nexp-0(E)n-IkT丿07N沁N，E二kTIn沁0.18eVDn0n0.（2分）W二+E二4.05eV+0.18eV二4.23eVsn（2分）(2)半导体表面势V二Ws-Wm