半导体物理学试题库完整

《半导体物理学试题库完整》由会员分享，可在线阅读，更多相关《半导体物理学试题库完整（14页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、一. 填空题1 .能带中载流子的有效质量反比于能量函数对于波矢的.引入有效质量的意义 在于其反映了晶体材料的 的作用。（二阶导数.内部势场）2 .半导体导带中的电子浓度取决于导带的 （即量子态按能量如何分布）和 （即电子在不同能量的量 子态上如何分布）。（状态密度.费米分布函数）3 .两种不同半导体接触后，费米能级较高的半导体界面一侧带 电.达到热平衡 后两者的费米能级。（正.相等）4 .半导体硅的价带极大值位于空间第一布里渊区的中央.其导带极小值位于 方向 上距布里渊区边界约0.85 倍处.因此属于 半导体。（100.间接带隙）5 .间隙原子和空位成对出现的点缺陷称为;形成原子空位而无间隙原

2、子的点缺 陷称为。（弗仑克耳缺 陷.肖特基缺陷）6 .在一定温度下.与费米能级持平的量子态上的电子占据概率为.高于费米能级 2kT 能级处的占据概率 为。（1/2.1/1+exp （2）7 .从能带角度来看.锗、硅属于 半导体.而砷化稼属于 半导体.后者有 利于光子的吸收和发射。（间接带隙.直接带隙）8 .通常把服从 的电子系统称为非简并性系统.服从 的电子系统称为简 并性系统。（玻尔兹曼分布.费米分布）9 .对于同一种半导体材料其电子浓度和空穴浓度的乘积与 有关.而对于不同的半 导体材料其浓度积在一定的温度下将取决于 的大小。（温度.禁带宽度）10 .半导体的晶格结构式多种多样的.常见的 G

3、e 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 和纤锌矿等两种晶格结构。（金刚石.闪锌矿）11 .如果电子从价带顶跃迁到导带底时波矢k不发生变化.则具有这种能带结构的半导体称为禁带半 导体.否则称为 禁带半导体。（直接.间接）12 .半导体载流子在输运过程中.会受到各种散射机构的散射.主要散射机构有 、 、中性杂质散射、 位错散射、载流子间的散射和等价能谷间散射。（电离杂质的散射.晶格振动的散射）13 .半导体中的载流子复合可以有很多途径.主要有两大类：的直接复合和通过 禁带内的

4、 进行复合。 （电子和空穴.复合中心）14 .反向偏置pn结.当电压升高到某值时.反向电流急剧增加.这种现象称为pn结击穿.主要的击穿机 理有两种：击穿和击穿。（雪崩.隧道）15 . 杂质可显著改变载流子浓度；杂质可显著改变非平衡载流子的寿命.是有效的复合中心。（浅能 级.深能级）二. 选择题1 .本征半导体是指（ A ）的半导体。A. 不含杂质和缺陷B.电阻率最高C.电子密度和空穴密度相等D.电子密度与本征载流子密度相等2 如果一半导体的导带中发现电子的几率为零.那么该半导体必定（D ）。A. 不含施主杂质B.不含受主杂质C.不含任何杂质D.处于绝对零度3 .有效复合中心的能级必靠近（ A

5、）。A.禁带中部B.导带C.价带D.费米能级4 .对于只含一种杂质的非简并n型半导体.费米能级Ef随温度上升而（D ）。A.单调上升B.单调下降C.经过一个极小值趋近EiD.经过一个极大值趋近Ei5 当一种n型半导体的少子寿命由直接辐射复合决定时.其小注入下的少子寿命正比于（A ）。A. 1/nOB. 1/ nC.1/pOD. 1/p6 在Si材料中掺入P.则引入的杂质能级（B）A.在禁带中线处B.靠近导带底C.靠近价带顶D.以上都不是7 .公式从=qT /m中的t是半导体载流子的（C ）。A.迁移时间B.寿命C.平均自由时间D.扩散时间8 对于一定的n型半导体材料.温度一定时.减少掺杂浓度.

6、将导致（D ）靠近EiOA. EB. EcvC. ED. Eg：9 .在晶体硅中掺入元素（A.锗B.磷B ）杂质后.能形成N型半导体。C.硼D.锡10 .对大注入条件下.在一定的温度下.非平衡载流子的寿命与（ D ）A.平衡载流子浓度成正比B.非平衡载流子浓度成正比C.平衡载流子浓度成反比D.非平衡载流子浓度成反比 11 .重空穴是指（ C）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的空穴D.自旋一轨道耦合分裂出来的能带上的空穴12. 电子在导带能级中分布的概率表达式是（C )。A. exp() B. exp(exp(E-E-k-0

7、-T-13. 如在半导体中以长声学波为主要散射机构是.电子的迁移率 Rf）D. exp（ 一与温度的（ B ） nA.平方成正比C.平方成反比3 ,5次方成反比3 ,不次方成正比14 .把磷化镓在氮气氛中退火.会有氮取代部分的磷.这会在磷化镓中出现（D ）。A.改变禁带宽度B.产生复合中心C.产生空穴陷阱D.产生等电子陷阱15 . 一般半导体器件使用温度不能超过一定的温度.这是因为载流子浓度主要来源于.而将忽略不计。（A）A.杂质电离.本征激发B.本征激发.杂质电离C.施主电离.本征激发D.本征激发.受主电离16.1.块半导体寿命丁=15从s.光照在材料中会产生非平衡载流子.光照突然停止30从

8、s后.其中非平衡载流子将衰减到原来的（C ）。A. 1/4B. 1/eC. l/e2D. 1/217 .半导体中由于浓度差引起的载流子的运动为（B ）。A. 漂移运动B.扩散运动C.热运动D.共有化运动18 .硅导带结构为（ D ）。A位于第一布里渊区内沿V100方向的6个球形等能面B. 一半位于第一布里渊区内沿V111 方向的6个球形等能面C. 一半位于第一布里渊区内沿V111 方向的8个椭球等能面D位于第一布里渊区内沿V100方向的6个椭球等能面19 .杂质半导体中的载流子输运过程的散射机构中.当温度升高时.电离杂质散射的概率和晶格振动声 子的散射概率的变化分别是（B ）。A.变大.变小B

9、.变小.变大C.变小.变小D.变大.变大20 .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21. 一般半导体它的价带顶位于.而导带底位于。D）A.波矢k=0或附近.波矢k不0B.波矢k不0.波矢k=0或附近C.波矢k=0.波矢k不0D.波矢k=0或附近.波矢k不0或k=022 .锗的晶格结构和能带结构分别是（ C ）。A.金刚石型和直接禁带型B.闪锌矿型和直接禁带型C.金刚石型和间接禁带型D闪锌矿型和间接禁带型23 .如果杂质既有施主的作用又有受主的作用.则这种杂质称为（ D ）。A.施主B.复合中心C陷阱D.两性杂质24 .杂质对于半导体导

10、电性能有很大影响.下面哪两种杂质分别掺杂在硅中能显著地提高硅的导电性 能（ C ）。A.硼或铁B.铁或铜C.硼或磷D.金或银25 当施主能级Ed与费米能级Ef相等时电离施主的浓度为施主浓度的（C ）倍；A. 1B. 1/2 C. 1/3 D. 1/426 同一种施主杂质掺入甲、乙两种半导体.如果甲的相对介电常数 r是乙的3/4.叫*/叫值是乙的2 倍.那么用类氢模型计算结果是（ D ）。A. 甲的施主杂质电离能是乙的8/3.弱束缚电子基态轨道半径为乙的3/4B. 甲的施主杂质电离能是乙的3/2.弱束缚电子基态轨道半径为乙的32/9C. 甲的施主杂质电离能是乙的16/3.弱束缚电子基态轨道半径为

11、乙的8/3D. 甲的施主杂质电离能是乙的32/9.的弱束缚电子基态轨道半径为乙的3/827. 本征半导体费米能级的表达式是。（B）cE +E-2 vN ln 2ND-cN ， NC. E + k T In -NE +E kT、NB.Ho In c vv 2 2 NcE +ED.28. 载流子在电场作用下的运动为（A ）。A.漂移运动B.扩散运动C.热运动D共有化运动29. 下面情况下的材料中.室温时功函数最大的是（ A ）。A.含硼1 X 10i5cm-3的硅B.含磷1X10i6cm-3的硅C.含硼1X1015Cm-3.磷1X1016Cm-3的硅D.纯净的硅30. 一般可以认为.在温度不很高时

12、.能量大于费米能级的量子态基本上.而能量小 于费米能级的量子 态基本上为.而电子占据费米能级的概率在各种温度下总是.所以费米能级的位置比较直观地标志了电子占据量子态的情况.通常就说费米能级标志了电子填充能级的水平。（A）A.没有被电子占据.电子所占据.1/2 B.电子所占据.没有被电子占据.1/2C.没有被电子占据.电子所占据.1/3 D.电子所占据.没有被电子占据.1/3三. 简答题1. 简要说明费米能级的定义、作用和影响因素。答：电子在不同能量量子态上的统计分布概率遵循费米分布函数:f （E ） 1 + exp（E E1 + exp FI kT费米能级EF是确定费米分布函数的一个重要物理参

13、数.在绝对零度是.费米能级ef反映了未占和被 占量子态的能量分界线.在某有限温度时的费米能级EF反映了量子态占据概率为二分之一时的能量位置。 确定了一定温度下的费米能级E/位置.电子在各量子态上的统计分 布就可完全确定。费米能级ef的物理意义是处于热平衡状态的电子系统的化学势.即在不对外做功的情况下.系统中 增加一个电子所引起的系统自由能的变化。半导体中的费米能级EF般位于禁带内.具体位置和温度、导电类型及掺杂浓度有关。只有确定了 费米能级ef就可以统计得到半导体导带中的电子浓度和价带中的空穴浓度。2 .在本征半导体中进行有意掺杂各种元素.可改变材料的电学性能。请解释什么是浅能级杂 质、深能级

14、杂质.它们分别影响半导体哪些主要性质；什么是杂质补偿？杂质补偿的意义何 在？答：浅能级杂质是指其杂质电离能远小于本征半导体的禁带宽度的杂质。它们电离后将成 为带正电（电 离施主）或带负电（电离受主）的离子.并同时向导带提供电子或向价带提供 空穴。它可有效地提高半 导体的导电能力。掺杂半导体又分为 n 型半导体和 p 型半导体。 深能级杂质是指杂质所在的能级位置在 禁带中远离导带或价带.在常温下很难电离.不能对 导带的电子或价带的空穴的浓度有所贡献.但它可以 提供有效的复合中心.在光电子开关器 件中有所应用。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.剩余的杂质最后电离.这就是杂 质补

15、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的导电类型制造各种器件。3 .什么叫受主？什么叫受主电离？受主电离前后有何特征？答：半导体中掺入受主杂质后.受主电离后将成为带负电的离子.并同时向价带提供空穴. 这种杂质就叫 受主。受主电离成为带负电的离子（中心）的过程就叫受主电离。受主电离前带不带电.电离后带负电。4 .什么叫复合中心？何谓间接复合过程？有哪四个微观过程？试说明每个微观过程和哪些 参数有关。 答：半导体内的杂质和缺陷能够促进复合.称这些促进复合的杂质和缺陷为复合中心； 间接复合：非平 衡载流子通过复合中心的复合；四个微观过程：俘获电子.发射电子.俘获空穴.发射空穴； 俘获电子：和导带电子浓度和空穴复合中心浓度有