2011东南大学半导体物理试卷.doc

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1、学号姓名密封线东南大学考试卷（卷）课程名称半导体物理考试学期11-12-2得分适用专业电子科学与技术考试形式闭卷考试时间长度120分钟室温下，硅的相关系数：，电子电量。一、填空题（每空1分，共35分）1.半导体中的载流子主要受到两种散射,对于较纯净的半导体散射起主要作用，对于杂质含量较多的半导体，温度很低时，______________散射起主要作用。2.非平衡载流子的复合率，代表__________，代表__________，当为___________时，半导体存在净复合，当_______时，半导体处于热平衡状态。杂质能级位于_______

2、____位置时，为最有效复合中心，此杂质称为____________杂质。3.纯净的硅半导体掺入浓度为的磷，当杂质电离时能产生导电________，此时杂质为_________杂质，相应的半导体为________型。如果再掺入浓度为的硼，半导体是_______型。假定有掺入浓度为的金，则金原子带电状态为__________。4.当PN结施加反向偏压，并增到某一数值时，反向电流密度突然__________开始的现象称为击穿，击穿分为___________和___________。温度升高时，________击穿的击穿电压阈值变大。5.当半导体中

3、载流子浓度存在_________时，载流子将做扩散运动，扩散流密度与_______成正比，比例系数称为_________；半导体存在电势差时，载流子将做运动，其运动速度正比于，比例系数称为。6.GaAs样品两端加电压使内部产生电场，在某一个电场强度区域，电流密度随电场强度的增大而减小，这区域称为________________，这是由GaAs的_____________结构决定的。7.n型半导体导带极值在[110]轴上，那么共有________个导带底。已知硅的导带电子纵向有效质量为0.197，横向有效质量为0.92，重空穴的质量0.49，轻

4、空穴的质量为0.16，则硅的导带底电子的状态有效质量为__________，价带顶空穴的状态有效质量为__________，硅的沿x方向的电导有效质量为_______________。8.对于Si、Ge和GaAs，_________适合制作高温器件，其原因是______________________________________________________________________________________________。9.PN结电容主要有_________电容和__________电容，正向偏压越大，________

5、_电容的作用越重要。对于点接触型二极管和面接触型二极管，__________________更适合高频电路使用。一、简要回答（1-3题8分，4题6分，共30分）1．下图分别是半导体材料Si、Ge、GaAs的能带结构示意图。（1）请指出图a、图b、图c分别对应何种材料，您判断的依据是什么？（2）在三幅图中，价带对于同一个K，E(K)可以有两个值，表明对应两种有效质量不同的空穴，即重空穴和轻空穴。试指出曲线1、2分别对应哪种空穴，依据是什么？2.（1）画出轻掺杂半导体和重掺杂半导体的迁移率与温度的关系，并解释之。（2）n型半导体的电阻率随温度的变

6、化曲线如图所示，试解释为什么会出现这样的变化规律。3.（1）画出实现反阻挡的金属——半导体欧姆接触后的能带图；（2）实际加工中在对半导体进行电互连时，将半导体的接触区进行重掺杂后在与金属连接，而不是直接用金—半欧姆接触进行电互连，试解释之。4.举一关于异质结应用的例子，并说明异质结相比于同质结有哪些优点。一、计算题（35分）1.（5分）在室温下，当反向偏压等于0.13eV时，流过PN结二极管的电流为。计算当二极管正向偏置同样大小的电压时，流过二极管的电流为多少？2.（6分）掺磷的n型硅，已知磷的电离能为0.044eV，求室温下杂质一半电离时费

7、米能级的位置和磷的浓度。3.（6分）单晶硅中均匀地掺入两种杂质，掺硼，掺磷。已知，计算：（1）载流子的浓度；（2）费米能级相对禁带中央的位置；（3）电导率。4.（8分）稳定光照射在一块均匀掺杂的n型半导体中均匀产生非平衡载流子，产生率为gp，且无外场作用，在t=0时刻，撤去光照。（1）求t<0时半导体载流子的浓度；（2）求t>0时半导体载流子的浓度。已知5．（10分）若在掺有受主杂质NA的p型衬底上采用扩散工艺又掺入一层浓度为ND施主杂质，且ND>>NA，本征载流子浓度为ni。求：（1）求接触电势差VD；（2）画出平衡时p-n结的能带图；（3

8、）请问p区和n区哪边的势垒宽度宽，为什么？（4）分析说明外加正向偏置时，正向扩散电流的主要成分是电子电流还是空穴电流？（5）若外加正向电压为Vf时，分别写出注入p区