试题模版半导体

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1、、选择题（10）1. 电子在晶体中的共有化运动指的是（ ）。（A）电子在晶体中各处出现的几率相同（B）电子在晶体元胞中个点出现的几率相同；（C）电子在晶体各元胞对应点出现的几率相同 （D）电子在晶体各元胞对应点出现有相 同的位相2 本征半导体是指（）半导体。（A）不含杂质与缺陷 （B）电子密度与空穴密度相等（C）电阻率最高（D）电子密度与本征载流子密度相等3自补偿效应的起因是（）（A）材料中先以存在某种深能级杂质 （B）材料中先以存在某种深能级缺陷（C）掺入的杂质是双性杂质 （D）掺杂导致某种缺陷产生4 某半导体中导带中发现电子的几率为零，则该半导体必定（）（A）不含施主杂质（B）不含受主杂质

2、（C）不含任何杂质（D）处于绝对零度5半导体中载流子扩散系数的大小决定与其中的（）（A）复合机构 （B）散射机构（C）能带结构（D）晶体结构6 硅中掺金的工艺主要用于制造（）器件。（A）高可靠性 （B）高反压 （C）高频 （D）大功率7 欲在掺杂适度的无表面态n型硅上做欧姆接触，以下四种金属中最适合的是（）.（ A） In（Wm=3.8eV） （ B） Cr（Wm=4.6eV） （ C） Au（Wm=4.8eV） （ D） Al（Wm=4.2eV）8在光电转换过程中，硅材料一般不如砷化镓量子效率高，因其（）m（A）禁带较窄（B）禁带是间接跃迁型（C）禁带较宽（D）禁带是直接跃迁型 9公式中的m

3、n*（）。（A）对硅取值相同（B）对GaP取值相同（C）对GaS取值相同（D）对Ga取值相同 10重空穴指的是（）。（A）质量较大的原子组成的半导体中的空穴（B）价带顶附近曲率较大的等能面上的空穴（C）价带顶附近曲率较小的等能面上空穴（D）自施一轨道耦合分裂出来的能带上的空穴 11根据费米分布函数，电子占据（Ef +kT）级的几率（）。（A）等于空穴占据（Ef +kT）级的几率（B）等于空穴占据（Ef -kT）级的几率（C）大于电子占据Ef的几率（D）大于空穴占据Ef的几率12对于只含有一种杂质的非简并n型半导体，费米能级EF随温度的上升而（）。（A）单调上升（B）单调下降（C）经过一极小值趋

4、近Ei （D）经过一极大值趋近Ei13 若某种材料的电阻率随温度上升而先下降后上升，该材料是（ ）（A）金属 （B）本征半导体（C）掺杂半导体（D）高纯化合物半导体14 公式 中的 是载流子的（ ）。（A）迁移率（B）寿命 （C）平均自由时间（D）扩散系数15 下列情形中，室温下功函数最大者为（ ）。（A）含硼 1x10i5/cm3 的硅 （B）含磷 1x10i6/cm3 的硅（C）含硼 lx10i5/cm3，磷 lx10i6/cm3 的硅（D）纯净硅二、填空题（20）1. 计算半导体中载流子浓度时，不能使用玻尔兹曼统计代替费米统计的判定条件是（ ），这种半导体被称为（ ）。2. n 型硅掺砷

5、后，费米能级向（ ）移动，当温度升高时，费米能级向（ ）移动。3. 本征半导体是指（ ）的半导体，其费米能级位于禁带（ ）。4. 长声学波对载流子的散射几率Ps与温度T的关系是（T3/2），由此决定的迁移率与温度的关系为（ XT-3/2）。6. 金在半导体硅中是一种（ ）杂质7. 有效陷阱中心的位置靠近（ ）。qBnt小（2兀m *k T）3/28.公式 = 和 N = 2社-_0 中的m *分别称为（电子的有效质量）C m *Ch3nn与（），对GaAs单晶这两个m=*的值（相同11. pn结击穿的机理有：（）雪崩击穿、（9.在n型硅中掺金的浓度为1x10i2/cm3,结果使（ 器件。14

6、深能级杂质在半导体中起（施主或受主的作用。）。） 隧道击穿、（）热电，击穿）。掺金工艺通常用于制造（）复合中心或陷阱的作用。浅能级杂质在半导体中起(N )AIn丿i2k T15.根据强反型条件：V InS q越大，越（）不易达到强反型。5.金属一绝缘层一n型半导体构成的MIS结构，当半导体表面积累，表面势Vs（ 面耗尽时，表面势 Vs（，衬底杂质浓度（）越高,vs（），）。）。掺金工艺通常用于制造（9.在n型硅中掺金的浓度为1x1012/cm3，结果使（器件。1. 计算半导体中载流子浓度时，不能使用玻尔兹曼统计代替费米统计的判定条件是（ ），这种半导体被称为（）。2. n 型硅掺砷后，费米能级

7、向（ ）移动，当温度升高时，费米能级向（ ）移动。3. 本征半导体是指（的半导体，其费米能级位于禁带（。10.已知硅的禁带宽度为1.12eV，则本征吸收的波长限为（um ） ,Ge （锗）的禁带宽度为0.67eV,则本征吸收的波长限为（12. 分析半导体器件的基本方程分别为：（ （）连续性方稈13.两性杂质是指在半导体中既可作（um 。）泊松方稈、（）施主又可作（）输运方稈、）受主的杂质。三、简答题（ 251. 对于重掺杂半导体和一般掺杂半导体，为何前者的迁移率随温度的变化趋势不同？试加 以定性分析。解：对于重掺杂半导体，在低温时，杂质散射起主体作用，而晶格振动散射与一般掺杂半导 体的相比较，

8、影响并不大，所以这时侯随着温度的升高，重掺杂半导体的迁移率反而增加； 温度继续增加后，晶格振动散射起主导作用，导致迁移率下降。对一般掺杂半导体，由于杂 质浓度较低，电离杂质散射基本可以忽略，起主要作用的是晶格振动散射，所以温度越高， 迁移率越低。2. 何谓杂质补偿？杂质补偿的意义何在？当半导体中既有施主又有受主时，施主和受主将先互相抵消，剩余杂质最后电离，这就是杂 质补偿。利用杂质补偿效应，可以根据需要改变半导体中某个区域导电类型，制造各种器件。3. 深能级杂质和浅能级杂质对半导体有何影响？ 深能级杂质在半导体中起复合中心或陷阱作用。浅能级杂质在半导体中起施主或受主作用。4. 什么是欧姆接触？

9、金属与半导体形成欧姆接触的方法有那些？ 答：欧姆接触是指其电流-电压特性满足欧姆定律的金属与半导体接触。形成欧姆接触的常 用方法有两种，其一是金属与重掺杂n型半导体形成能产生隧道效应的薄势垒层，其二是金 属与p型半导体接触构成反阻挡层。5. 平均自由程与扩散长度有何不同？ 答：平均自由程是在连续两次散射之间载流子自由运动的平均路程。而扩散长度则是非平衡 载流子深入样品的平均距离。它们的不同之处在于平均自由程由散射决定，而扩散长度由扩 散系数和材料的寿命来决定。6. 平均自由时间与非平衡载流子的寿命又有何不同？ 平均自由时间是载流子连续两次散射平均所需的自由时间，非平衡载流子的寿命是指非 平衡载

10、流子的平均生存时间。前者与散射有关，散射越弱，平均自由时间越长；后者由复合 几率决定，它与复合几率成反比关系。7. 非平衡状态与平衡状态的差异何在？解： 热平衡状态下半导体的载流子浓度是一定的，产生与复合处于动态平衡状态，跃迁引 起的产生、复合不会产生宏观效应。在非平衡状态下，额外的产生、复合效应会在宏观现象 中体现出来。四、试分析间接复合效应与陷阱效应有何异同。 答：间接复合效应是指非平衡载流子通过位于禁带中特别是位于禁带中央的杂质或缺陷能级 Et而逐渐消失的效应，耳的存在可能大大促进载流子的复合；陷阱效应是指非平衡载流子落入位于禁带中的杂质或缺陷能级Et中，使在Et上的电子 或空穴的填充情

11、况比热平衡时有较大的变化，从引起AnAp,这种效应对瞬态过程的影响 很重要。此外，最有效的复合中心在禁带中央，而最有效的陷阱能级在费米能级附近。一般来说， 所有的杂质或缺陷能级都有某种程度的陷阱效应，而且陷阱效应是否成立还与一定的外界条 件有关。四、试定性分析Si的电阻率与温度的变化关系。解：Si的电阻率与温度的变化关系可以分为三个阶段：（1）温度很低时，电阻率随温度升高而降低。因为这时本征激发极弱，可以忽略；载流子 主要来源于杂质电离，随着温度升高，载流子浓度逐步增加，相应地电离杂质散射也随之增 加，从而使得迁移率随温度升高而增大，导致电阻率随温度升高而降低。（2）温度进一步增加（含室温），

12、电阻率随温度升高而升高。在这一温度范围内，杂质已经 全部电离，同时本征激发尚不明显，故载流子浓度基本没有变化。对散射起主要作用的是晶 格散射，迁移率随温度升高而降低，导致电阻率随温度升高而升高。（3）温度再进一步增加，电阻率随温度升高而降低。这时本征激发越来越多，虽然迁移率 随温度升高而降低，但是本征载流子增加很快，其影响大大超过了迁移率降低对电阻率的影 响，导致电阻率随温度升高而降低。当然，温度超过器件的最高工作温度时，器件已经不能 正常工作了。五、对于某n型半导体，试证明其费米能级在其本征半导体的费米能级之上。即EFnEFio 证明：设nn为n型半导体的电子浓度，叫为本征半导体的电子浓度。

13、显然nn ni(E - E )(E E N - expccF N - expccF-n1kT1kT 丿00E EFF ni即证得五、C0和CS分别为绝缘层的电容与半导体的电容，证明理想MIS结构的电容证明：又因为V 二 V + VGs0dQm dV + dVso1dVdVA +odQ dQmm1+ -C Cos所以-二+丄t(4)C C C五、证明非平衡载流子的寿命满足ApO=Ap0*，并说明式中单位时间内非平衡载流子的减少数二-E项的物理意义。dtos而在单位时间内复合的非平衡载流子数二理Tp如果在t二0时刻撤除光照，则在单位时间内减少的非平衡载流子数=在单位时间内复合 d lAp(t _

14、Apdtt的非平衡载流子数，即p在小注入条件下，t为常数，解方程(1),得到ApC)_ApG)*勺 (2)式中，Ap (0)为t=0时刻的非平衡载流子浓度。此式表达了非平衡载流子随时间呈指数衰 减的规律。六、某掺施主杂质的非简并Si样品，试求Ef= (EC+ED) /2时施主的浓度。(15) 解：由于半导体是非简并半导体，所以有电中性条件n0=ND+E _ Ec FN *k 0T1+ 2*E ED Fk0Tc施主电离很弱时，等式右边分母中的“1”可以略去，E EE Ec F N D F 即 N ek0t_ De k0tc2D +1 kT in（ND 2 NV_ 1（E + E ）2 C D则 N _ 2NDc答：ND为二倍NCo六、施主浓度为7.0X 10i6cm-3的n型Si与Al形成金属与半导体接触,Al的功函数为4.20eV, Si的电子亲和能为4.05eV，试画出理想情况下金属-半导体接触的能带图并计算半导体表面 势。=N - e _ k 0 Tc(N )n丿0(2.8 x 10 19=k T - ln00.026 - In7 x 10 16解：金属与半导体接触前、后能带图如图所示= 0.1558 (eV )则W _ WV = smsq =(x + E )- W =nmq = (4.0