北工大10年半导体物理期末试卷.docx

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1、半导体物理2010-2011学年(2011.1.5)一、简答题（8*6’=48’）1.请填写下表中的数据：材料晶格结构布拉伐格子直接/间接带隙解理面SiGaAs2.什么是本征半导体？什么是杂质半导体？示意画出掺杂浓度为Nd的N型半导体样品电子浓度n和本征载流子浓度ni随T变化曲线。3.“纯净的半导体中，掺入百万分之一的杂质，可以减小电阻率达1百万倍，”是估算说明之。4.一块杂志补偿的半导体，受主杂质和施主杂质浓度相等。设杂质全部电离，判断当杂质浓度分别为(a)Na=Nd=1014cm-3(b)Na=Nd=1018cm-3时，哪种情况的电导率大？简述分析理由。5.什么是载流子的平均自由时

2、间τ？有两块Si半导体材料1和2，其中τ1>τ2，迁移率哪个大？如果同一块半导体中，有两种机理的平均自由时间τ1和τ2，其总迁移率如何确定？6.写出以n型样品为例少子空穴的连续性方程。由连续性方程写出：不考虑电场的作用、无产生、稳态载流子扩散方程；7.什么是PN结的势垒电容？定性说明掺杂浓度对势垒电容有何影响。8.一个p-N异质结接触前能带图见图1。画出平衡状态下能带图。二、（16’）电阻率为7Ω·cm的p型硅，T=300K。⑴试计算室温时多数载流子和少子浓度（可查图）。⑵计算该半导体的功函数。⑶不考虑界面态，在金属铝（功函数WAl=4.20eV）和金属铂（功函数WPi=5.3eV）中

3、选择制备肖特基二极管的金属，给出选择理由。⑷求金属一侧势垒高度的理论值qΦms和半导体一侧势垒高度qVD。一、(16’)室温下，一个Si的N-P结，N区一侧掺杂浓度为1017cm-3，P区为1015cm-3⑴求该N-P结的接触电势差。⑵画出平衡PN结、正向偏置PN结、反向偏置PN结空间电荷区中及边界处的载流子分布示意图。⑶根据正向和反向少子分布情况，解释PN结正向导通，反向截止的饱和特性。⑷写出理想PN结电流-电压关系公式，在对数坐标下，定性画出理想和实际I-V特性示意图。二、（15’）一理想的MOS结构的高频测量的C-V曲线如图2.（1）判断该结构中，半导体的导电类型。（2）说明图中

4、1,2,3,4,5点的半导体一侧的状态，并示意画出每点半导体一侧的能带形状，以及金属和半导体一侧的电荷分布。三、（5’）任意论述一种能够测量下列半导体参数的实验方法和测量原理：半导体掺杂浓度、多子迁移率、少子迁移率、PN结理想因子m。附录：1.物理常数：电子电荷q1.6x10-19C波尔兹曼常数k1.38x10-23J/K电子伏特eV1.6x10-19J真空介电常数ε08.854x10-12F/m2.Si材料的性质（300K）：本征载流子浓度ni1.5x1010cm-3导带底等效状态密度Nc3x1010cm-3价带顶等效状态密度Nv1x1019cm-3亲和势X4.05eV禁带宽度Eg1

5、.12eV3.Si材料电阻率随掺杂浓度变化