半導(dǎo)體物理學(xué)期末復(fù)習(xí)試題及答案三

1、系別班次學(xué)號姓名2第 頁共8頁 第1頁共8頁密封線以內(nèi)答題無效一、選擇題。電離后向半導(dǎo)體提供空穴的雜質(zhì)是（A），電離后向半導(dǎo)體提供電子的雜質(zhì)是（B）。受主雜質(zhì)B.施主雜質(zhì)C.中性雜質(zhì)在室溫下，半導(dǎo)體Si中摻入濃度為10i4cm-3的磷雜質(zhì)后，半導(dǎo)體中多數(shù)載流子是（C），多子濃度為（D），費(fèi)米能級的位置（G）；一段時間后，再一次向半導(dǎo)體中摻入濃度為1.1x1015cm-3的硼雜質(zhì)半導(dǎo)體中多數(shù)載流子是（B）,多子濃度為（E），費(fèi)米能級的位置（H）；如果，此時溫度從室溫升高至550K，則雜質(zhì)半導(dǎo)體費(fèi)米能級的位置（I）。（已知：室溫下，n二1010cm-3；550K時，in=1017cm-3)iA.電

2、子和空穴B.空穴C.電子D.1014cm-3E.1015cm-3F.1.1x1015cm-3G.高于EiH.低于EiI.等于Ei在室溫下，對于n型硅材料，如果摻雜濃度增加，將導(dǎo)致禁帶寬度（B），電子濃度和空穴濃度的乘積np（D）n2，00i功函數(shù)（C）。如果有光注入的情況下，電子濃度和空穴濃度的乘積np（E）n2。i增加B.不變C.減小D.等于E.不等于F.不確定密封線以內(nèi)答題無效導(dǎo)帶底的電子是（C）。帶正電的有效質(zhì)量為正的粒子帶正電的有效質(zhì)量為負(fù)的準(zhǔn)粒子帶負(fù)電的有效質(zhì)量為正的粒子帶負(fù)電的有效質(zhì)量為負(fù)的準(zhǔn)粒子P型半導(dǎo)體MIS結(jié)構(gòu)中發(fā)生少子反型時，表面的導(dǎo)電類型與體材料的類型（B）。在如圖所示M

3、IS結(jié)構(gòu)的C-V特性圖中,代表去強(qiáng)反型的（G）。A.相同B.不同C.無關(guān)D.AB段E.CD段F.DE段G.EF和GH段6.P型半導(dǎo)體發(fā)生強(qiáng)反型的條件（p型豐導(dǎo)林肛結(jié)構(gòu):（n）AIn丿I7.A.V=koTlnSqC.VS=皆lnrn)AIn丿Irn)DIn丿IB.VS2kT,lnq（N）DIn丿I由于載流子存在濃度梯度而產(chǎn)生的電流是（B）電流，由于載流子在一定電場力的作用下而產(chǎn)生電流是（A）電流。A.漂移B.擴(kuò)散C.熱運(yùn)動對于摻雜的硅材料，其電阻率與摻雜濃度和溫度的關(guān)系如圖所示,其中，AB段電阻率隨溫度升高而下降的原因是（A）。密封線以內(nèi)答題無效雜質(zhì)電離和電離雜質(zhì)散射本征激發(fā)和晶格散射晶格散射本

4、征激發(fā)二、判斷題。判斷下列敘述是否正確，正確的在括號中打“J”，錯誤的打“X”。與半導(dǎo)體相比，絕緣體的價帶電子激發(fā)到導(dǎo)帶所需要的能量比半導(dǎo)體的大。（V砷化稼是直接能隙半導(dǎo)體，硅和鍺是間接能隙半導(dǎo)體。V）室溫下，對于某n型半導(dǎo)體，其費(fèi)米能級在其本征半導(dǎo)體的費(fèi)米能級之下。（X在熱力學(xué)溫度零度時，能量比E小的量子態(tài)被電子占據(jù)的概率為F100%,如果溫度大于熱力學(xué)溫度零度時，能量比E小的量子態(tài)被F電子占據(jù)的概率為小于50%。（X費(fèi)米分布函數(shù)適用于簡并的電子系統(tǒng)，波耳茲曼分布函數(shù)適用于非簡并的電子系統(tǒng)。（V）將Si摻雜入GaAs中，Si取代Ga則起施主雜質(zhì)作用，若Si取代系別班次學(xué)號姓名8第 頁共8頁密

5、封線以內(nèi)答題無效TOC o 1-5 h zAs則起受主雜質(zhì)作用。（V）無論本征半導(dǎo)體還是雜質(zhì)半導(dǎo)體，其電子濃度和空穴濃度的乘積為常數(shù)，由溫度和禁帶寬度決定。（V）一塊半導(dǎo)體材料，光照在材料中會產(chǎn)生非平衡載流子，其中非平衡載流子的壽命為T。若光照忽然停止，經(jīng)過T時間后，非平衡載流子全部消失。（X）在一定溫度下，光照在半導(dǎo)體材料中會產(chǎn)生非平衡載流子，光照穩(wěn)定后，由于電子空穴對的產(chǎn)生率與復(fù)合率相等，所以稱為熱平衡狀態(tài)，有統(tǒng)一的費(fèi)米能級。（X）金屬和半導(dǎo)體接觸分為有整流特性的肖特基接觸和非整流的歐姆接觸。（V）三、分析題。1.對于室溫下硅材料，假設(shè)載流子遷移率分別為卩二1350cm2/Vs，n卩=50

6、0cm2/Vs，且認(rèn)為不隨摻雜而變化。已知q二1.6x10-19C，本p征載流子濃度n二1010cm-3，硅的原子密度為5x1022cm-3，iN=N=1019cm-3，cv唧=026eV，ln200二53。1）試計(jì)算本征硅的電阻率。（2）當(dāng)在本征硅中摻入百萬分之一的砷（As）后，設(shè)雜質(zhì)全部電離，試計(jì)算電子濃度和空穴濃度。3）畫出問題（2）中雜質(zhì)半導(dǎo)體的能帶圖，并確定費(fèi)米能級相密封線以內(nèi)答題無效對于E的位置。C（4）試計(jì)算問題（2）中雜質(zhì)半導(dǎo)體的電阻率與本征硅的電阻率的比值。（12分）解：（1）p二丄二沁3.38x105（Q-cm）（2分）icnqV+piinp（2）雜質(zhì)濃度為N二5xIO22

7、cm-3x10-6二5x1016cm-3，由于雜質(zhì)全部n2p=-i-=2x103cm-3。0n0D電離，所以n沁N=5x1016cm-3，0D（.4分）3）（E-E）=Nexp-fkTJ0n0cE二E-kTinN=E-0.1378eV，F(xiàn)C所以費(fèi)米能級在E下方0.1378eV處。C（.2分）4）p1nqp、=&n）=p1nqV+p丿iinpEEcF（.2分）nC+p）in=2.74x10-5np0n（.2分）光均勻照射Si2.室溫下，n型硅樣品中，摻雜濃度N=1016cm-3。D樣品上，電子-空穴對的產(chǎn)生率為1.25x1020cm-3s-1，樣品壽命為8ps。計(jì)算無光照和有光照的電導(dǎo)率。其中，

8、已知q=1.6x10-19Cp=1350cm2/V-s，p=500cm2/V-s。（8分）np密封線以內(nèi)答題無效解：室溫下，雜質(zhì)全部電離，nuN。0D無光照：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.室溫下，施主濃度為1

9、.0 x1016cm-3的n型硅Si與鋁Al形成金屬與半導(dǎo)體接觸，Al的功函數(shù)為4.30eV，Si的電子親和能為4.05eV。已知，N=1019cm-3，kT=0.026eV，ln1000=6.9。c0（1）計(jì)算硅Si的功函數(shù)。（2）試畫出理想情況下金屬-半導(dǎo)體接觸的能帶圖，并標(biāo)明半導(dǎo)體表面勢V的數(shù)值。S（3）判斷金屬-半導(dǎo)體接觸形成阻擋層還是反阻擋層。（12分）解：（1）室溫下，雜質(zhì)全部電離，nuN。0D系別班次學(xué)號姓名系別.班次.學(xué)號.姓名8第 頁共8頁n密封線以內(nèi)答題無效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)半導(dǎo)體表面勢V二Ws-Wm