半导体物理学期末复习试题及答案二

一、 选择题

1. 如果半导体中电子浓度等于空穴浓度，则该半导体以（ A ）导电为主；如果半导体中电子浓度大于空穴浓度，则该半导体以（ E ）导电为主；如果半导体中电子浓度小于空穴浓度，则该半导体以（ C ）导电为主。

A、本征 B、受主 C、空穴 D、施主 E、电子 2. 受主杂质电离后向半导体提供（ B ），施主杂质电离后向半导体提供（ C ），本征激发向半导体提供（ A ）。

A. 电子和空穴 B. 空穴 C. 电子

3. 电子是带（ B ）电的（ E ）；空穴是带（ A ）电的（ D ）粒子。

A、正 B、负 C、零 D、准粒子 E、粒子 4. 当Au掺入Si中时，它是（ B ）能级，在半导体中起的是（ D ）的作用；当B掺入Si中时，它是（ C ）能级，在半导体中起的是（ A ）的作用。

A、受主 B、深 C、浅 D、复合中心 E、陷阱 5. MIS结构发生多子积累时，表面的导电类型与体材料的类型（ A ）。

A. 相同 B. 不同 C. 无关

6. 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.变小，变大；C.变小，变小； D.变大，变大。

7. 砷有效的陷阱中心位置（B ）

A. 靠近禁带中央 B. 靠近费米能级

8. 在热力学温度零度时，能量比EF小的量子态被电子占据的概率为（ D ），当温度大于热力学温度零度时，能量比EF小的量子态被电子占据的概率为（ A ）。

A. 大于1/2 B. 小于1/2 C. 等于1/2 D. 等于1 E. 等于0

9. 如图所示的P型半导体MIS结构

的C-V特性图中，AB段代表 （ A），CD段代表（ B ）。

A. 多子积累 B. 多子耗尽 C. 少子反型 D. 平带状态

10. 金属和半导体接触分为：（ B ）。

A. 整流的肖特基接触和整流的欧姆接触 B. 整流的肖特基接触和非整流的欧姆接触 C. 非整流的肖特基接触和整流的欧姆接触 D. 非整流的肖特基接触和非整流的欧姆接触

11. 一块半导体材料，光照在材料中会产生非平衡载流子，若光照忽然停止t??后，其中非平衡载流子将衰减为原来的（ A ）。

A. 1/e B. 1/2 C. 0 D. 2/e

12. 载流子在电场作用下的运动为（ A ），由于浓度差引起的运

动为（ B ）。

A. 漂移运动 B. 扩散运动 C. 热运动

13．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 14．非简并半导体是指（ A ）的半导体。 A.能使用玻耳兹曼近似计算载流子浓度 B.用费米分布计算载流子浓度

15． 当半导体材料处于热平衡时，其电子浓度与空穴浓度的乘积为（ B），并且该乘积和（D）有关，而与（ C ）无关。

A、变化量； B、常数； C、杂质浓度和杂质类型； D、禁带宽度和温度

二、证明题

1、 对于某n型半导体，其杂质浓度为ND,试证明

EC?EF?kTlnNC ND1、证：设杂质全部电离，则 n0?ND又n0?NCe?EC?EFkT

NCND由上两式可得EC?EF?kTln

2、 对于某半导体，其能带如图所示，试证明其为P型半导体，

即证明p0>n0

2、证：非兼并半导体n0?NCe p0?NVe由题意有EC?EF

?EC?EFkTEF?EVkT?EF?EV,而NV?NC

故可得p0?n0,为p型半导体。三、计算画图题

1. 计算（1）掺入ND为1×1015个/cm3的施主硅，在室温（300K）时的电子n0和空穴浓度p0，其中本征载流子浓度nI =1010个/cm3。（2）如果在（1）中掺入NA=5×1014个/cm3的受主，那么电子n0和空穴浓度p0分别为多少？

1.解：（1） 300K时可认为施主杂质全部电离。 2 2

no?ND?1?1015个/cm3ni1010PO???1?105个/cm315 n o 1 ? 10

??（2）掺入了NA=5×1014个/cm3的受主，那么同等数量的施主得到了补偿。

2．室温下，硅本征载流子浓度nI=1010个/cm3，（1）计算本征电导率， ?n?1450cm2/V?s?p?500cm2/V.s，

（2）若硅原子的浓度为5?1022cm?3，掺入施主杂质，使每106个硅原子中有一个杂质原子，计算室温下电子浓度和空穴浓度(设杂质全部电离)，试求该掺杂硅材料的电阻率。

解：

（1）?i?niq(?n??p)?3.12?10-6S?cm

5?1022cm?316?3?5?10cm（2）ND? 610ni2杂质全部电离n0?ND，p0??2?103cm?3

n0（3）?n＝

1?0.086??cm n0q?n3、施主浓度ND?1016cm?3的N型硅En=0.12eV，其亲和势为?=4.05eV，与功函数为4.3 eV的金属Al紧密接触，（1）接触后形成阻挡层还是反阻挡层，（2）求半导体端和金属端的势垒高度。

解：（1）当金属功函数大于半导体功函数时，电子由半导体流向金属端，形成阻挡层

（2）w s=4.05+0.12=4.17eV

qVD?Wm?WS?0.13eVq?m?Wm???0.25eV

4．MIS结构中，以金属—绝缘体—P型半导体为例，当VG>0但不是很大时，半导体表面空间电荷区为什么状态，并画出此时的能带图和电荷密度分布图。

解：当金属与半导体之间加正电压，表面势为正值，表面处能带向下弯曲，表面处的空穴浓度较体内的低得多，这种状态就叫做耗尽状态。

5.光均匀照射在电阻率为6??cm的n型Si样品上，电子－空穴对的产生率为4×1021cm-3s-1，样品寿命为8μs。试计算光照前后样品的电导率。（?n?3600cm2/V?s，?p?1700cm2/V?s）

1?1???????cm解：光照前0?6

光照后?p?g?，???0??pq??n??p??27.3???cm?

?11

5.光均匀照射在电阻率为6??cm的n型Si样品上，电子－空穴对的产生率为4×1021cm-3s-1，样品寿命为8μs。试计算光照前后样品的电导率。（?n?3600cm2/V?s，?p?1700cm2/V?s）

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