半导体物理期末试卷(含部分答案.doc

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1、一、填空题1．纯净半导体Si中掺V族元素的杂质，当杂质电离时释放电子。这种杂质称施主杂质；相应的半导体称N型半导体。2．当半导体中载流子浓度的分布不均匀时，载流子将做扩散运动；在半导体存在外加电压情况下，载流子将做漂移运动。3．nopo=ni2标志着半导体处于平衡状态，当半导体掺入的杂质含量改变时，乘积nopo改变否？不变；当温度变化时，nopo改变否？改变。4．非平衡载流子通过复合作用而消失，非平衡载流子的平均生存时间叫做寿命τ，寿命τ与复合中心在禁带中的位置密切相关，对于强p型和强n型材料，小注入时寿命τn为，寿命τp为.5．迁移率是反映载

2、流子在电场作用下运动难易程度的物理量，扩散系数是反映有浓度梯度时载流子运动难易程度的物理量，联系两者的关系式是，称为爱因斯坦关系式。6．半导体中的载流子主要受到两种散射，它们分别是电离杂质散射和晶格振动散射。前者在电离施主或电离受主形成的库伦势场下起主要作用，后者在温度高下起主要作用。7．半导体中浅能级杂质的主要作用是影响半导体中载流子浓度和导电类型；深能级杂质所起的主要作用对载流子进行复合作用。8、有3个硅样品，其掺杂情况分别是：甲含铝1015cm-3乙.含硼和磷各1017cm-3丙含镓1017cm-3室温下，这些样品的电阻率由高到低的顺序是

3、乙甲丙。样品的电子迁移率由高到低的顺序是甲丙乙。费米能级由高到低的顺序是乙>甲>丙。9．对n型半导体，如果以EF和EC的相对位置作为衡量简并化与非简并化的标准，那么为非简并条件；为弱简并条件；为简并条件。10．当P-N结施加反向偏压增大到某一数值时，反向电流密度突然开始迅速增大的现象称为PN结击穿，其种类为：雪崩击穿、和齐纳击穿（或隧道击穿）。11．指出下图各表示的是什么类型半导体？12.以长声学波为主要散射机构时，电子迁移率μn与温度的-3/2次方成正比13半导体中载流子的扩散系数决定于其中的载流子的浓度梯度。14电子在晶体中的共有化运动指的

4、是电子不再完全局限在某一个原子上，而是可以从晶胞中某一点自由地运动到其他晶胞内的对应点，因而电子可以在整个晶体中运动。二、选择题1根据费米分布函数，电子占据（EF+kT）能级的几率B。A．等于空穴占据（EF+kT）能级的几率B．等于空穴占据（EF－kT）能级的几率C．大于电子占据EF的几率D．大于空穴占据EF的几率2有效陷阱中心的位置靠近D。A.导带底B.禁带中线C．价带顶D．费米能级3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．经过一极小值趋近EiD．经过一极大值趋近Ei7若某半导体导带中发现电

5、子的几率为零，则该半导体必定＿D＿。A．不含施主杂质B．不含受主杂质C．不含任何杂质D．处于绝对零度三、简答题1简述常见掺杂半导体材料（Si，Ge）中两种主要的散射机构，并说明温度及掺杂浓度对这两种散射机构几率的影响及原因。答：主要的散射机构为晶格振动散射和电离杂质散射其散射几率和温度的关系为：晶格振动散射：，电离杂质散射：2有4块Si半导体样品，除掺杂浓度不同外，其余条件均相同。根据下列所给数据判断哪块样品电阻率最大？哪块样品的电阻率最小？并说明理由。（1）NA=1.2×1013/cm3,ND=8×1014/cm3;（2）NA=8×1014/

6、cm3,ND=1.2×1015/cm3;（3）NA=4×1014/cm3;（4）ND=4×1014/cm3.3当PN结两侧掺杂浓度ND及NA相同时，比较Si、Ge、GaAs材料PN结内建电势的大小，为什么？4画出外加正向和负向偏压时pn结能带图（需标识出费米能级的位置）。5在一维情况下，描写非平衡态半导体中载流子（空穴）运动规律的连续方程是什么？说明各项的物理意义。――在x处，t时刻单位时间、单位体积中空穴的增加数；――由于扩散，单位时间、单位体积中空穴的积累数；――由于漂移，单位时间、单位体积中空穴的积累数；――由于复合，单位时间、单位体积中

7、空穴的消失数；――由于其他原因，单位时间、单位体积中空穴的产生数。6室温下某n型Si单晶掺入的施主浓度ND大于另一块n型Ge掺入的施主浓度ND1，试问哪一块材料的平衡少子浓度较大？为什么？7以n型Si材料为例，画出其电阻率随温度变化的示意图，并作出说明和解释。答：设半导体为n型，有AB：本征激发可忽略。温度升高，载流子浓度增加，杂质散射导致迁移率也升高，故电阻率ρ随温度T升高下降；BC：杂质全电离，以晶格振动散射为主。温度升高，载流子浓度基本不变。晶格振动散射导致迁移率下降，故电阻率ρ随温度T升高上升；CD：本征激发为主。晶格振动散射导致迁移率

8、下降，但载流子浓度升高很快，故电阻率ρ随温度T升高而下降；8．金属和半导体导电类型上有何不同?金属自由电子导电，半导体非平衡载流子导电9．平衡p-n结