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1、第 1 页 共 2页南京理工大学课程考试试卷（学生用）南京理工大学课程考试试卷（学生用）课程名称： 半导体物理学 学分： 3 大纲编号： 04020201 试卷编号： A 考试方式： 闭卷 满分分值： 100 考试时间： 120 分钟组卷日期：2010 年 5 月 1 日 组卷教师（签字）： 张俊举 审定人（签字）： 钱芸生 学生班级： 学生学号： 学生姓名： 本次考试可能使用的常量和公式：单位电荷 1.610-19C 普朗克常数 6.62 10-34Js 玻尔兹曼常数 1.3810-23K-1 室温:300K 0=8.85410-12F/m；二阶微分方程 的通解为 22()0ppdpp dx
2、D( )expexpppppxxp xABDD 一、填空：（每空一、填空：（每空 1 分，共分，共 15 分）分）1 半导体的晶格结构式多种多样的，常见的 Ge 和 Si 材料，其原子均通过共价键四面体相互结合，属于 结构；与 Ge 和 Si 晶格结构类似，两种不同元素形成的化合物半导体通过共价键四面体还可以形成 和 等两种晶格结构。2 半导体晶体中，电子的波函数为布洛赫波函数，其表达式为 。3 空穴是一个等效概念。假设价带顶附近空态对应电子的波矢为 k，速度为 v(k)，有效质量为 mn，那么相应的空穴的波矢为 ，速度为 ，有效质量为 。4 导带电子浓度公式为，式中 Nc为 ，Ec为 ，EF
3、为 0expcF c BEEnNk T。5 利用电子输运中的动量关系，可以推导出电子的迁移率 n= qn /mn*，式中 n 是电子的 ，mn*是电子的 。6 热电效应自发现至今已有 100 多年的历史，它是指导体和半导体材料中存在温度梯度、电流时产生的一些现象。热电效应主要包括 、 、 等三种。二、名词解释二、名词解释（每小题（每小题 4 分，共分，共 20 分）分）1 间接禁带半导体；2 杂质补偿；3 简并半导体；4 间接复合；5 雪崩击穿三、分析与简答三、分析与简答（共（共 4 小题，合计小题，合计 28 分）分）1 请简述半导体的基本属性。（6 分）2 速度、有效质量是半导体中的重要概
4、念，如下图给出了 GaN 的能带结构，请比较 a、b、c 三个极点第 2 页 共 2页处导带电子的平均速度和有效质量的绝对值大小，并指出其正负号。（6 分）第 1 页 共 2页3 请以 n 型半导体为例，简述什么是霍尔效应，画出其示意图，标出电流、电压和磁场方向。根据霍尔效应可以测量载流子浓度和迁移率，请描述其测量原理。(10 分)4 连续性方程是表示非平衡载流子随时间、空间分布的重要公式，过剩空穴的连续性方程为2()()ppG pppDppt请对公式右侧的各个分量的物理含义予以详细解释说明。(6 分)四、计算题（四、计算题（共共 4 小题，合计小题，合计 37 分）分）1 单晶硅中均匀掺入两
5、种杂质：掺入硼 1.51016cm-3，掺磷 51015cm-3，试计算室温下：(1)载流子浓度；(2)费米能级的位置；(3)电导率。已知室温下 ni=1.51010cm-3，n=1450 cm2/Vs，p=500 cm2/Vs。(8分)2 截面积为 10-2cm2，掺有硼、杂质浓度为 21013cm-3的 p 型 Si 样品，样品内部加有强度为 10V/cm的电场，求室温下：(1) 流过样品的电流密度和电流强度；(2)假设杂质完全补偿，再掺入多少浓度的磷，可使流过样品的电流密度降至最小。已知室温下 ni=1.51010cm-3，n=1450cm2/Vs，p=500 cm2/Vs。（9 分）3
6、 一块迁移率为 p=500 cm2/Vs，足够厚的 n 型硅样品，空穴寿命 p=5s，在其平面形的表面处有稳定的空穴注入，过剩空穴浓度(p)0=1013cm-3，计算从这个表面扩散进入半导体内部的空穴电流密度，以及在离表面多远处过剩空穴浓度等于 51012cm-3。(10 分)4 施主浓度 ND = 1018/cm3的 n 型单晶硅片与受主浓度 NA = 1018/cm3的 p 型单晶硅片相互接触形成 pn结，假设 p 型区和 n 型区足够厚，试求 pn 结的势垒高度和宽度？若 pn 结两端镀金属 Mo，忽略表面态的影响，试定性画出平衡状态 Mo-p+-n+-Mo 的能带示意图。已知硅的电子亲和能 Xs =4.0eV，禁带宽度为 1.12ev，s=11.9，Nc=2.81019cm-3，Nv=1.01019cm-3；金属 Mo 的功函数为 WMo = 4.21 eV。 （10 分）第 2 页 共 2页
