半导体物理试卷及答案

《半导体物理》课程考试试卷（A）开课二级学院：，考试时间：年____月____日时考试形式：闭卷√、开卷□，允许带计算器入场装订线考生姓名：学号：专业：班级：装订线题序一二三四五六七八总分得分评卷人一、选择题（每小题2分，共10分）1、室温下一硫化镉样品的可动载流子密度为，迁移率为，则此样品的电导率是。A．16 B．17 C．18 D．2、一块长的硅片，横截面是，用于测量电子迁移率。已知掺杂浓度为，测得电阻值为，则其电子迁移率为。A．1450 B．550 C．780 D．13903、室温下，费米分布函数在处的值为A．0 B．0.5 C．0.56 D．14、对某块掺杂硅材料在整个温度范畴内测量霍尔系数，成果均为，则该材料的导电类型为A．N型 B．P型 C．本征 D．不拟定5、一种零偏压下的PN结电容，每单位面积的耗尽层电容，硅的介电常数为，则耗尽层宽度是A． B． C． D．二、判断题（每小题2分，共10分）1、载流子的扩散运动产生漂移电流。 （ ）2、简并化半导体的重要特点是掺杂浓度很低。 （ ）3、SiC是宽带隙的半导体材料。 （ ）4、弗仑克尔缺点是指空位和间隙原子成对出现的缺点。 （ ）5、对于窄禁带半导体材料，热电击穿是重要的击穿机制。 （ ）

三、填空题（每空2分，共10分）1、有效的陷阱中心能级在附近。2、一定温度下，非简并半导体的热平衡载流子浓度的乘积=。3、最初测出载流子有效质量的实验名称是。4、金属半导体接触可分为两类，分别是和欧姆接触。5、不含任何杂质和缺点的抱负半导体称为半导体。四、名词解释（每小题4分，共8分）1、耿氏效应2、准费米能级五、简答题（每小题8分，共16分）1、解释什么是深能级杂质和浅能级杂质？硅中掺入的硼属于哪一种杂质？硅中掺入的金属于哪一种杂质，起什么作用？2、简述费米分布函数和玻尔兹曼分布函数的区别。

六、计算：（共12分）假设在PN结的两侧有相似和均匀的掺杂，，计算单位面积的非赔偿施主离子的数量。装装订线七、计算：（共18分）已知：室温下，一块P型硅样品的电阻率为，电子迁移率为，空穴迁移率为，本征载流子浓度为。求：（1）电子和空穴的浓度；（2）用一束光照射样品，可产生电子-空穴对，求电阻率的最大变化量。

八、作图题（共16分）1、（共8分）某热平衡状态下的PN结如图所示，灰色部分表达耗尽层宽度。（1）请画出该PN结在热平衡状态下的能带图，标出、和。（2）请画出该PN结在反向偏压下的能带图，标出、和，并在上图中画出反向偏压下PN结耗尽层宽度的变化。2、（共8分）画出金属与N型半导体接触的平衡状态能带图：（1）；（2）。

惯用的参数：可能会用到的公式：《半导体物理》课程试卷（A）参考答案及评分原则一、选择题（10分）1、A； 2、D； 3、B； 4、A； 5、C评分：每小题2分二、判断题（10分）1、×； 2、×； 3、√； 4、√； 5、√评分：每小题2分三、填空题（10分）1、（或费米能级）2、（或本征载流子浓度平方）3、回旋共振实验4、肖特基接触5、本征评分：每个空2分四、名词解释（每小题4分，共8分）1、在N型GaAs两端加上电压，当半导体内电场超出时，半导体内的电流以很高的频率振荡，频率约为，此效应称为耿氏效应。评分：得分要点：N型，1分；GaAs，1分；电场值对的，1分，振荡频率，1分。2、平衡态被破坏出现非平衡载流子，电子和空穴不再含有统一的费米能级，导带和价带的局部费米能级被称为准费米能级。准费米能级偏离平衡位置的大小直接反映了系统不平衡的程度。评分：得分要点：非平衡载流子，1分；无统一的费米能级，1分；局部费米能级，1分；偏离程度，1分。五、简答题（每小题8分，共16分）1、答：（1）受主能级距离价带顶很远，施主能级距离导带底很远的杂质称为深能级杂质。（2分）（2）受主能级距离价带顶很近，施主能级距离导带底很近的杂质称为浅能级杂质。（2分）（3）硅中的硼属于浅能级杂质。（2分）（4）硅中的金属于深能级杂质。（2分）2、答：（1）费米分布函数为。（2分）（2）玻尔兹曼分布函数为（电子）或（空穴）。（2分）（3）费米分布受泡利原理的限制，而玻尔兹曼分布没有。当时，玻尔兹曼分布近似等于费米分布。（2分）（4）普通状况下，计算能量比费米能级高以上的能态的占据几率，能够使用较为简朴的玻尔兹曼分布。（2分）评分：每小题8分，具体得分要点见上。六、（12分）解： （3分） （3分） （3分） （3分）评分：仅公式对给2分，无单位扣1分，成果计算错误扣1分，下标不规范可不扣分。七、（18分）解：（1）P型硅，导电率为（2分）（3分）电子浓度为（3分）（2）当有光照存在时，空穴的浓度为（3分）光照产生的电子浓度也不能无视，因此，光照时总的导电率为（4分）电阻率（1分）因此，（2分）评分：仅公式对给2分，无单位扣1分，成果计算错误扣1分，下标不规范可不扣分。八、作图题（每小题8分，共16分）1、（1）热平衡时如左图：（3分）；（2）反向偏压时如右图：（3分）反向偏压下PN结耗尽层宽度向两侧延伸变宽，重要是在N侧。（2分）评分：注意两图的对比，反偏时的能带弯曲程度应加大；耗尽层变宽