2025 年大学微电子科学与工程（半导体物理）试题及答案

2025年大学微电子科学与工程（半导体物理）试题及答案

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______一、选择题（总共10题，每题3分，每题只有一个正确答案，请将正确答案填写在括号内）1.半导体中电子的有效质量（）A.总是大于自由电子质量B.总是小于自由电子质量C.与自由电子质量无关D.可能大于、小于或等于自由电子质量2.当半导体处于热平衡状态时，以下说法正确的是（）A.电子和空穴的浓度处处相等B.电子和空穴的产生率大于复合率C.电子和空穴的费米能级相等D.电子和空穴的迁移率相等3.对于本征半导体，其费米能级（）A.位于禁带中央B.靠近导带底C.靠近价带顶D.与温度无关4.杂质半导体中，施主杂质电离后向半导体提供（）A.电子B.空穴C.电子和空穴D.不提供任何载流子5.半导体中载流子的迁移率与（）有关A.温度B.杂质浓度C.电场强度D.以上都是6.当半导体受到光照时，产生的光电效应是由于（）A.电子吸收光子能量跃迁到导带B.空穴吸收光子能量跃迁到导带C.电子和空穴同时吸收光子能量跃迁到导带D.以上都不对7.pn结的单向导电性是指（）A.正向导通，反向截止B.正向截止，反向导通C.正向和反向都导通D.正向和反向都截止8.半导体器件中，利用pn结电容特性的是（）A.二极管B.三极管C.场效应管D.以上都不是9.对于MOSFET，当栅源电压为零时，漏极电流（）A.为零B.不为零C.与栅源电压有关D.与漏源电压无关10.半导体集成电路中，最基本的元件是（）A.电阻B.电容C.晶体管D.电感二、多项选择题（总共5题，每题5分，每题有两个或两个以上正确答案，请将正确答案填写在括号内）1.半导体中电子的能量状态可以用（）来描述A.能带B.能级C.波函数D.有效质量2.影响半导体载流子迁移率的因素有（）A.温度B.杂质散射C.晶格散射D.电场强度3.pn结的形成过程中，会出现（）A.空间电荷区B.p区和n区的费米能级发生弯曲C.内建电场D.载流子的扩散和漂移4.半导体器件的性能指标包括（）A.电流放大倍数B.电压放大倍数C.输入电阻D.输出电阻三、判断题（总共10题，每题2分，请判断下列说法的对错，在括号内打“√”或“×”）1.半导体中电子的能量只能取某些特定的值，形成能带结构。（）2.本征半导体的导电能力比杂质半导体强。（）3.施主杂质电离后，半导体的费米能级会升高。（）4.载流子的迁移率只与材料本身有关，与外界条件无关。（）5.光照可以使半导体的电导率增加。（）6.pn结的反向电流是由少数载流子的漂移运动形成的。（）7.二极管的正向导通压降与温度无关。（）8.三极管的电流放大倍数与温度无关。（）9.MOSFET的阈值电压与栅氧化层厚度有关。（）10.半导体集成电路的集成度越高，性能越好。（）四、简答题（总共3题，每题10分）1.简述半导体中电子和空穴的概念，并说明它们在半导体导电过程中的作用。2.画出pn结的能带图，并解释其形成原理。3.简述MOSFET的工作原理，包括其导通和截止的条件。五、计算题（总共2题，每题15分）1.已知某半导体的本征载流子浓度ni=1.5×10^10cm^-3，在T=300K时，掺入施主杂质浓度ND=1×10^16cm^-3，求该半导体中电子和空穴的浓度。2.一个硅pn结二极管，其反向饱和电流Is=10^-14A，当外加正向电压VF=0.6V时，求通过二极管的电流IF。（设T=300K）答案一、选择题1.D2.C3.A4.A5.D6.A7.A8.A9.B10.C二、多项选择题1.ABC2.ABC3.ABCD4.ABCD三、判断题1.√2.×3.√4.×5.√6.√7.×8.×9.√10.√四、简答题1.半导体中，电子是带负电的载流子，在导带中参与导电。空穴是价带中电子被激发后留下的空位，相当于带正电的载流子，其移动方向与电子相反。它们共同作用使半导体具有导电能力，电子的定向移动形成电子电流，空穴的定向移动形成空穴电流。2.pn结的能带图：p区和n区的费米能级在结处发生弯曲，形成内建电场。形成原理：p区空穴浓度高向n区扩散，n区电子浓度高向p区扩散，扩散后在交界面两侧形成空间电荷区，产生内建电场，阻止载流子继续扩散，达到动态平衡。3.MOSFET工作原理：当栅源电压小于阈值电压时，沟道未形成，器件截止；当栅源电压大于阈值电压时，在栅极下方形成导电沟道，源漏极之间导通。导通条件是栅源电压大于阈值电压，截止条件是栅源电压小于阈值电压。五计算题1.对于n型半导体，电子浓度n≈ND=1×10^16cm^-3。根据n0p0=ni^2，可得空穴浓度p0=ni^2/n=(1.5×10^10)^2/1×10^16=2.25×10^4cm^-3。2