2025 年大学凝聚态物理（半导体物理）期中测试卷

2025年大学凝聚态物理（半导体物理）期中测试卷

（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.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3.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.既不提供电子也不提供空穴4.当温度升高时，半导体的电导率（）A.增大B.减小C.不变D.先增大后减小5.半导体中浅能级杂质的作用主要是（）A.产生复合中心B.影响载流子迁移率C.改变半导体导电类型D.提高半导体发光效率6.对于P型半导体，其多数载流子是（）A.电子B.空穴C.离子D.中性原子7.半导体的光电效应不包括以下哪种（）A.光生伏特效应B.光电导效应C.光发射效应D.光热效应8.半导体中电子的迁移率与以下哪种因素无关（）A.温度B.杂质浓度C.电场强度D.电子有效质量9.当半导体处于热平衡状态时，以下说法正确的是（）A.载流子产生率大于复合率B.载流子产生率小于复合率C.载流子产生率等于复合率D.与载流子产生率和复合率无关10.半导体的禁带宽度随着温度升高（）A.增大B.减小C.不变D.先增大后减小二、多项选择题（总共5题，每题5分，每题至少有两个正确答案，请将正确答案填写在括号内）1.以下属于半导体中杂质散射机制的有（）A.电离杂质散射B.中性杂质散射C.位错散射D.晶格振动散射2.半导体中载流子的复合方式有（）A.直接复合B.间接复合C.表面复合D.俄歇复合3.以下哪些是半导体的基本特性（）A.热敏性B.光敏性C.掺杂性D.超导性4.对于半导体中的电子和空穴，以下说法正确的是（）A.电子带负电，空穴带正电B.电子和空穴都参与导电C.电子和空穴的浓度满足电中性条件D.电子和空穴质量相同5.半导体的能带结构包括（）A.价带B.导带C.禁带D.满带三、判断题（总共10题，每题2分，请判断对错，在括号内打√或×）1.半导体的电导率与载流子浓度和迁移率都有关。（）2.本征半导体在任何温度下都没有载流子。（）3.杂质半导体中杂质浓度越高，导电性能越好。（）4.半导体中电子的迁移率总是大于空穴的迁移率。（）5.光生伏特效应是指半导体在光照下产生电动势的现象。（）6.半导体的禁带宽度是一个固定值，不随外界条件变化。（）7.载流子的扩散运动是由浓度梯度引起的。（）8.半导体中施主杂质越多，费米能级越靠近导带底。（）9.电子和空穴的有效质量都与晶体结构有关。（）10.半导体的光电导效应是指光照下半导体电导率增加的现象。（）四、简答题（总共3题，每题10分）1.简述半导体中杂质电离的过程，并说明施主杂质和受主杂质电离后对半导体导电类型的影响。2.解释半导体的光电导效应，并说明其产生的原因。3.请说明半导体中载流子迁移率的物理意义，并简述影响迁移率的主要因素。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在300K时为ni=1.5×10^10cm^-3，当掺入某种施主杂质后，施主杂质浓度为ND=1×10^15cm^-3，求该半导体在300K时电子和空穴的浓度。2.一均匀半导体样品，其电阻率为ρ=10^-3Ω·cm，电子迁移率μn=1350cm^2/(V·s)，空穴迁移率μp=480cm^2/(V·s)，求该样品中电子和空穴的浓度。答案：一、选择题1.D2.A3.A4.A5.C6.B7.D8.C9.C10.B二、多项选择题1.ABC2.ABCD3.ABC4.ABC5.ABC三、判断题1.√2.×3.×4.×5.√6.×7.√8.√9.√10.√四、简答题1.杂质电离过程：施主杂质束缚电子，当温度升高时，电子获得足够能量挣脱施主杂质束缚成为自由电子，施主杂质电离为正离子。受主杂质束缚空穴，温度升高时空穴挣脱束缚成为自由空穴，受主杂质电离为负离子。施主杂质电离后向半导体提供电子，使半导体成为N型；受主杂质电离后向半导体提供空穴，使半导体成为P型。2.光电导效应：光照下半导体电导率增加的现象。原因：光照使半导体中产生非平衡载流子（电子和空穴），增加了载流子浓度，从而使电导率增大。3.迁移率物理意义：描述载流子在电场作用下运动速度快慢的物理量。影响因素：温度，温度升高散射增强迁移率减小；杂质浓度，杂质浓度增加散射增强迁移率减小；晶格振动，晶格振动越强散射越强迁移率越小。五、计算题1.对于N型半导体，电子浓度n=ND=1×10^15cm^-3，根据n0p0=ni^2，可得空穴浓度p=ni^2/n=(1.5×10^10)^2/1×10^15=2.25×10^5cm^-3。2.由ρ=1/(nqμn+pqμp)，且n0p0=ni^2，设n=x，p=ni^2/x，代入可得10^-3=1/(x×1.6×10^