《半导体物理试题B参考答案和评分标准》由会员分享，可在线阅读，更多相关《半导体物理试题B参考答案和评分标准（8页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1电 子 科 技 大 学二 0 0 四 至 二 0 0 五 学 年 第 一 学 半导体物理（ B 卷）课 程 考 试 题 (120 分钟)考试日期 : 2004 年 12 月 28 日注：1、本试卷满分 70 分，平时成绩满分 15 分，实验成绩满分 15 分；2.、本课程总成绩=试卷分数+平时成绩+ 实验成绩。一、选择填空（含多选题） （25 分）1、与半导体相比较，绝缘体的价带电子激发到导带所需的能量（ A ） ；A、比半导体的大， B、比半导体的小， C、与半导体的相等。2、室温下，半导体 Si 掺硼的浓度为 1014cm-3，同时掺有浓度为1.11015cm-3的磷，则电子浓度约为（
2、B ） ，空穴浓度为（ D） ，费米能级为（G） ；将该半导体由室温度升至 570K，则多子浓度约为（F） ，少子浓度为（F） ，费米能级为（I） 。 （已知：室温下，ni1.510 10cm-3，570K 时，n i210 17cm-3）A、10 14cm-3 B、10 15cm-3 C、1.110 15cm-3 D、2.2510 5cm-3 E、1.210 15cm-3 F、210 17cm-3 G、高于 Ei H、低于 Ei I、等于 Ei3、施主杂质电离后向半导体提供（ B ） ，受主杂质电离后向半导体2提供（ A ） ，本征激发后向半导体提供（ A B ） ；A、空穴， B、电子。4
3、、对于一定的 p 型半导体材料，掺杂浓度降低将导致禁带宽度（B（A） ） ，本征流子浓度（B（C） ） ，功函数（ C ） ；A、增加， B、不变， C、减少。5、对于一定的 n 型半导体材料，温度一定时，减少掺杂浓度，将导致（ D ）靠近 Ei；A、E c， B、E v， C、E g， D、E F。6、热平衡时，半导体中的电子浓度与空穴浓度之积为常数，它只与（ C D ）有关，而与（A B ）无关；A、杂质浓度 B、杂质类型 C、禁带宽度， D、温度。7、表面态中性能级位于费米能级以上时，该表面态为（A） ；A、施主态 B、受主态 C、电中性8、当施主能级 ED与费米能级 EF相等时，电离施
4、主的浓度为施主浓度的（ C ）倍；A、1， B、1/2， C、1/3， D、1/4。9、最有效的复合中心能级位置在（D）附近；最有利陷阱作用的能级位置在（C）附近，常见的是 E 陷阱。A、E A， B、E D， C、E F， 3D、E i E、少子 F、多子。10、载流子的扩散运动产生（C）电流，漂移运动产生（A）电流。A、漂移 B、隧道 C、扩散11、MIS 结构的表面发生强反型时，其表面的导电类型与体材料的（B） ，若增加掺杂浓度，其开启电压将（C） 。A、相同 B、不同 C、增加 D、减少二、证明题：（8 分）p 型半导体的费米能级在 n 型半导体的费米能级之下。 （8 分）证明一： 由
5、于 nnnp （或 pppn） （2 分）即 TkETkEFcpFcneNeN00 （2 分） （2 分）（或 ，TkETkEvnvneeNv00 ）TkFnEiFniniTkEi 00 对上面不等式两边同时求对数，即得 EFn EFp （2分）证明二： 对于 p 型半导体 ppni （或 ni np） 即 （2.5 分）iTkEienFi0则有 （1 分）Fpi同理 对于 n 型半导体 nnni （2.5 分）可得到 （1 分）iFE4因此 EFn EFp （1 分）三、简答题1、下图为中等掺杂的 Si 的电阻率 随温度 T 的变化关系，分析其变化的原因。（3 分）CDABT答： 设半导体为
6、 n 型，有 nq1AB：本征激发可忽略。温度升高，载流子浓度增加，杂质散射导致迁移率也升高，故电阻率 随温度 T 升高下降；（1 分）BC：杂质全电离，以晶格振动散射为主。温度升高，载流子浓度基本不变。晶格振动散射导致迁移率下降，故电阻率 随温度 T 升高上升；（1 分）CD：本征激发为主。晶格振动散射导致迁移率下降，但载流子浓度升高很快，故电阻率 随温度 T 升高而下降；（1 分）2、试简述杂质在半导体中的几种作用，并分别在能带图上标志出其在半导体中的作用过程。 （4 分）答：（1）使载流子浓度增加（即作为浅能级杂质起施主和受主，分别为半导体提供电子和空穴） （1 分）使载流子浓度减少（即
7、作为深能级杂质起复合中心和陷阱，俘获载流子） （1 分）（2）50.5 分 0.5 分 0.5 分 0.5 分4、画出 p 型衬底构成的 MIS 结构在高频、低频以及深耗尽情况下的 C-V 特性曲线。 （3 分）C低频（1 分）高频（1 分）深耗尽（1 分） V4、对上题三种情况下的 C-V 曲线进行对比分析。 （3 分）答：（1）低频：半导体表面进入强反型，C C0；（1 分）（2）高频：半导体表面的电荷变化跟不上外加电压信号的变化，耗尽层宽度达到最大值，半导体表面电容达到最大，故总电容达到最小；（1 分）（3）深耗尽：脉冲信号变化太快，耗尽层不断展宽，导致半导体表面电容逐渐变小，故总电容越
8、来越小。 （1 分）65、说明绝缘层中正电荷对 n 型衬底 MIS 结构的高频 C-V 特性曲线的影响。 （3 分）答：（1）向负偏压方向平移动；（2 分）（2）由于在半导体表面感应负电荷所致（或平带电压公式） ；（1 分）6、分别画出 n 型半导体表面发生弱反型和强反型时的能带图。 （4分）四、计算题 1、 （8 分）室温下 Ge 中掺入锑的浓度为 1015cm-3，设杂质全电离，且 n=3600cm2/Vs， p=1700cm2/Vs，已知本征载流子浓度ni=2.51013cm-3，试求：（1） 室温下电子和空穴浓度；7（2） 室温下该材料的电阻率。（计算时可能会用到的常数：q=1.610
9、 -19C，k 0=1.3810-23J/K， 0=8.8510-12F/m，ln10=2.3，ln2=0.69）解：（1）n 010 15cm-3 （1 分）)(1025.63020 cmnpi（2 分） （0.5 分） （0.5 分）（2） )(7.11cmnq（2 分） （0.5 分） （0.5 分）2、功率 P=10mW 的入射单色光（ hv=2eV）射在 n-GaAs 样品上，设其中 80%的光被样品吸收了以产生电子-空穴，问：（1）过剩载流子的产生率是多少？（1eV=1.610 -19J） （3 分）（2）如果少子寿命为 1 10-6s，问稳定时的过剩电子与空穴各为多少？（3 分）（3）设在 t=t0 时突然关闭光，经过 10-6s 后还剩下的电子与空穴各为多少？（4 分）解：（1） )(105.2%80 1360 scmhPG8（2 分） （0.5 分） （0.5 分）（2） )(105.230 cmGpn（1 分） （1 分） （0.5 分） （0.5 分）(3) )(102.9)()( 39 cmepttnt（1 分） （1 分） （0.5 分） （0.5 分）第
