2011半导体物理学试卷a

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1、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1.6×10-19C普朗克常数6.62×10-34J·s玻尔兹曼常数1.38×10-23·K-1室温:300Kε0=8.854×10-12F/m；二阶微分方程的通解为一、填空：（每空1分，共15分）1半导体的晶格结构式多种多样的，常见

2、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为。5利用电子输运中的动量关系，可以推导出电子的迁移率μn=qτn/mn*，式中τn是电子的，mn*是电子的。6热电效应自发现至

3、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（每小题4分，共20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（共4小题，合计28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念，如下图给出了GaN的能带结构，请比较a、b、c三个极点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

4、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（共4小题，合计37分）1单晶硅中均匀掺入两种杂质：掺入硼1.5×1016cm-3，掺磷5×1015cm-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=1.5×1010cm-3，µn=1450cm2/V·s，µp=500cm2/V·s。(8分)2截面积为10

5、-2cm2，掺有硼、杂质浓度为2×1013cm-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=1.5×1010cm-3，µn=1450cm2/V·s，µp=500cm2/V·s。（9分）3一块迁移率为µp=500cm2/V·s，足够厚的n型硅样品，空穴寿命τp=5µs，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

6、的空穴电流密度，以及在离表面多远处过剩空穴浓度等于5×1012cm-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，εs=11.9，Nc=2.8×1019cm-3，Nv=1.0×1019cm-3；金属Mo的功函数为WMo=4.21eV。（1

7、0分）第1页共2页