《半導(dǎo)體物理》期中試題解答

《半導(dǎo)體物理》

期中試題解答一、填空題純凈半導(dǎo)體的霍爾系數(shù)小于0。若一種半導(dǎo)體材料的霍爾系數(shù)等于0，則該材料的極性是

P型。電子在各能量狀態(tài)上的分布服從費米分布的半導(dǎo)體稱為簡并半導(dǎo)體，可以采用波爾茲曼分布近似描述的半導(dǎo)體稱為非簡并半導(dǎo)體。

室溫下本征Si的摻入雜質(zhì)P后，費米能級向?qū)?Ec

移動，若進(jìn)一步升高溫度，費米能級向

Ei/本征費米能級/禁帶中心能級/價帶移動。半導(dǎo)體回旋共振實驗用來測量載流子的有效質(zhì)量。重?fù)诫s通常會使半導(dǎo)體的禁帶寬度變窄。金摻入半導(dǎo)體Si中是一種深能級雜質(zhì)。7.電子在晶體中的共有化運動指的是電子在晶體各元胞對應(yīng)點出現(xiàn)的幾率相同

的幾率相同。8.硅的晶體結(jié)構(gòu)和能帶結(jié)構(gòu)分別是金剛石型和間接帶隙型。二、選擇題在常溫下，將濃度為1014/cm3

的As摻入Si半導(dǎo)體中，該半導(dǎo)體中起主要散射作用的是

C。雜質(zhì)散射光學(xué)波散射聲學(xué)波散射多能谷散射下列哪個參數(shù)不能由霍爾效應(yīng)實驗確定

C。遷移率載流子濃度有效質(zhì)量m*半導(dǎo)體極性重空穴指的是

D

。質(zhì)量較大的原子組成的半導(dǎo)體中的空穴比電子質(zhì)量大的空穴價帶頂附近曲率較大的等能面上的空穴價帶頂附近曲率較小的等能面上的空穴半導(dǎo)體中載流子遷移率的大小主要決定于

B。復(fù)合機構(gòu)散射機構(gòu)能帶結(jié)構(gòu)晶體結(jié)構(gòu)若某材料電阻率隨溫度升高而單調(diào)下降，該材料是

A。本征半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體金屬雜質(zhì)化合物半導(dǎo)體6．以長聲學(xué)波為主要散射機構(gòu)時，電子的遷移率μn與溫度的

B。

A.平方成正比

B.3/2次方成反比

C.平方成反比

D.1/2次方成正比7.公式中的A、散射時間；B、壽命；C、平均自由時間；D、擴散系數(shù)。是載流子的

C。8.對于一定的n型半導(dǎo)體材料，溫度一定時，減少摻雜濃度，將導(dǎo)致

D靠近Ei；A、Ec;B、Ev;C、Eg;D、EF。9.當(dāng)施主能級ED與費米能級EF相等時，電離施主的濃度為施主濃度的

C倍；A、1;B、1/2;C、1/3;D、1/4.10.在某半導(dǎo)體摻入硼的濃度為1014cm-3,磷為1015cm-3，則該半導(dǎo)體為

B半導(dǎo)體；其有效雜質(zhì)濃度約為

E。A.本征;B.n型;C.p型;D.1.1×1015cm-3;E.9×1014cm-3三、設(shè)半導(dǎo)體有兩個價帶，帶頂均在k=0處且能量相等，帶頂空穴有效質(zhì)量有以下關(guān)系： ，試定性畫出兩者的E-k關(guān)系圖。EkE1：重空穴E2：輕空穴四、殘分析逮化合民物半韻導(dǎo)體Pb州S中S的間偷隙原答子是障形成私施主雪還是芳受主衡？S2-PbSSPbSPb2+SPbS2-S的間賀隙原屆子由胳于電塞負(fù)性球大，腸容易稍獲取賴電子惱，形北成負(fù)日電中活心，嗚充當(dāng)致受主五、1）計衛(wèi)算下醬面兩銀種材版料在凍室溫豬下的嘴載流架子濃脊度：昆（1）摻且入密肚度為1014/c堂m3B的鍺券材料囑；濤（2）摻蠢入密癢度為1014/c骨m3B的硅項材料更。2）制局作一妄種p-集n結(jié)需峽要一孩種P型材層料，威工作晶溫度竭是室襖溫（30仿0K）,試判絲式斷上勤面兩姿種材云料中粗哪一未種適品用，碎并說秤明理豎由。改（紡在室凡溫下美，硅僅：ni=1譽.5柄×1捐010/c旦m3鍺：ni=2摟.4么×1泄013/c嗓m3）解：1）摻芳入鍺鼓：ni/NA=械24葬%，故曉該P型材渴料處弱于過渡攔區(qū)摻入路硅：ni<<老NA，故泊該P型材恩料處懶于飽和錘電離逮區(qū)2）半糊導(dǎo)體臉器件世的穩(wěn)發(fā)定工焰作區(qū)驗應(yīng)位法于其頂飽和手電離駛區(qū)，收以保譜證其載流慎子濃巷度穩(wěn)患定，因言此應(yīng)挽選用獲摻雜嚷的Si材料六、簡述N型半廳導(dǎo)體田載流些子濃征度、請費米木能級毅隨溫私度變絨化的俱規(guī)律允，并退繪出沃示意驚圖，瓜在圖某中標(biāo)衛(wèi)明所暗處溫度區(qū)。ND0niTn0弱電離區(qū)強電離區(qū)過渡區(qū)本征區(qū)N型半喘導(dǎo)體沒載流弓子濃票度(多子n)隨溫厲度的根變化臘情況ECEDEiTEF弱電離區(qū)強電離區(qū)過渡區(qū)本征區(qū)N型半估導(dǎo)體吳費米痛能級繪隨溫歡度的賣變化疫情況七、酬室溫運下，臂在元桃素半理導(dǎo)體Si中摻修入1016/c屠m(xù)3P后，影半導(dǎo)秘體為縱哪種葡極性揀半導(dǎo)蛾體？P元素扮是施踢主還付是受奸主？甚此時透半導(dǎo)納體的榆多數(shù)雞載流如子和撇少數(shù)臺載流尊子分非別是仍什么終？濃撓度分稻別是否多少姓？(室溫低下，Si的ni=1笛.5陽×1乎010/c證m3)。半導(dǎo)宏體為N型半穴導(dǎo)體順；P元素赴是施檢主；多子慶是電故子，近空穴究是少餅子；室溫衛(wèi)下，ND=1斯016/c企m3>>ni=1確.5蜓×1叮010/c嚷m3半導(dǎo)變體處評于飽敗和電恨離區(qū)八、躲試論桶證非奔簡并設(shè)半導(dǎo)干體在地?zé)崞桨⒑鈺r街載流艘子濃瀉度積烏與雜宇質(zhì)濃辮度無爽關(guān)，續(xù)而與偷禁帶肝寬度械有關(guān)蘿。非簡邁并半湊導(dǎo)體腸在熱最平衡仁時載爭流子渣濃度曾：濃度忌積而Nc、Nv均與盤雜質(zhì)費濃度害無關(guān)商，故海濃度誓積只澡與禁母帶寬弓度Eg有關(guān)豎。九、誘一個甲晶格榆常數(shù)景為a的一遵維晶糧體，薯其電獸子能井量E與波烘矢k的關(guān)個系是橡：愛討論假在這猾個能賠帶中辦的電搶子，腥其有修效質(zhì)狼量和鐮速度鑰如何燈隨k變化賢。設(shè)一n型半質(zhì)導(dǎo)體派導(dǎo)帶抖電子孔的有裹效質(zhì)油量為m*n=mo,試證叔明在30省0K時，財使得頓費米止能級EF=(效EC+ED)/敗2的施粱主濃帳度為ND=2NC。（蛾設(shè)此候時的尺施主狼的電朱離很掉弱，狀按非謝簡并膊情況忙處理兔）證明渴：在草非簡書并條端件下價：又，，由電歌中性尺條件舊得到序：n0=ND+所以恒有：當(dāng)電觸離很穩(wěn)弱時嘴，即如果箱要求姜使得得證庸。有一層硅樣起品在暫溫度朵為30釣0k時，殿施主昂與受恥主的濤濃度標(biāo)差ND-NA=1賽014cm-3,設(shè)雜美質(zhì)全件部電羽離，吵已知澡該溫妹度下說導(dǎo)帶盜底的叼有效逆狀態(tài)寬密度NC=2嫁.9阻×1骨019cm-3，硅扒的本售征載圾流子都濃度ni乞=1廉.5附×1染010cm-3,求樣品呆的費總米能證級位郊于哪粥里？解：脊由電債中性袖條件帆可得:由題小意可象知，ni=1丸.5傳×1已010cm-3,毛ND-NA=1露014cm-3故有潛：，可輪忽略p0,導(dǎo)帶魚電子汁濃度路為：所以所以做，樣品徹的費宴米能景級位屋于導(dǎo)鼻帶底Ec下方0.抬32稅7e年V。在半勢導(dǎo)體宮鍺材劃料中屠，摻壘入施闖主雜丘質(zhì)濃籃度ND=1車01蹲4c顛m-既3,受主兇雜質(zhì)濃度NA=7坦×1穿013cm-3,設(shè)室霉溫下捏本征刷鍺的銅電阻襯率為60任Ω.才cm，假設(shè)跑電子舅和空鹿穴的輸遷移祝率分掛別為μn=3現(xiàn)60捕0c獅m2/V嶄s，μp=1票80吊0cm2