半导体物理习题

第一篇 习题 半导

体中的电子状态

1-1、 什么叫本征激发？温度越高，本征激发的载流子越多，为什么？试定性说

明之。

1-2、 试定性说明Ge、Si的禁带宽度具有负温度系数的原因。

1-3、 试指出空穴的主要特征。

1-4、简述Ge、Si和GaAS的能带结构的主要特征。

1-5、某一维晶体的电子能带为

E(k)?E0?1?0.1cos(ka)?0.3sin(ka)?

其中E0=3eV，晶格常数a=5х10-11m。求：

（1） 能带宽度；

（2） 能带底和能带顶的有效质量。

第二篇 习题-半导体中的杂质和缺陷能级

刘诺 编

2-1、什么叫浅能级杂质？它们电离后有何特点？

2-2、什么叫施主？什么叫施主电离？施主电离前后有何特征？试举例说明之，并用能带图表征出n型半导体。

2-3、什么叫受主？什么叫受主电离？受主电离前后有何特征？试举例说明之，并用能带图表征出p型半导体。

2-4、掺杂半导体与本征半导体之间有何差异？试举例说明掺杂对半导体的导电性能的影响。

2-5、两性杂质和其它杂质有何异同？

2-6、深能级杂质和浅能级杂质对半导体有何影响？

2-7、何谓杂质补偿？杂质补偿的意义何在？

第三篇 习题 半导体中载流子的统计分布

刘诺 编

3-1、对于某n型半导体，试证明其费米能级在其本征半导体的费米能级之上。即EFn>EFi。

3-2、试分别定性定量说明：

（1） 在一定的温度下，对本征材料而言，材料的禁带宽度越窄，载流子浓度

越高；

（2） 对一定的材料，当掺杂浓度一定时，温度越高，载流子浓度越高。

3-3、若两块Si样品中的电子浓度分别为2.25×1010cm-3和6.8×1016cm-3，试分别求出其中的空穴的浓度和费米能级的相对位置，并判断样品的导电类型。假如再在其中都掺入浓度为2.25×1016cm-3的受主杂质，这两块样品的导电类型又将怎样？

3-4、含受主浓度为8.0×106cm-3和施主浓度为7.25×1017cm-3的Si材料，试求温度分别为300K和400K时此材料的载流子浓度和费米能级的相对位置。

3-5、试分别计算本征Si在77K、300K和500K下的载流子浓度。

3-6、Si样品中的施主浓度为4.5×1016cm-3，试计算300K时的电子浓度和空穴浓度各为多少？

3-7、某掺施主杂质的非简并Si样品，试求EF=（EC+ED）/2时施主的浓度。

第四篇 习题-半导体的导电性

刘诺 编

4-1、对于重掺杂半导体和一般掺杂半导体，为何前者的迁移率随温度的变化趋势不同？试加以定性分析。

4-2、何谓迁移率？影响迁移率的主要因素有哪些？

4-3、试定性分析Si的电阻率与温度的变化关系。

p?ni?p/?nn?ni?n/?p4-4、证明当μn≠μp，且电子浓度0，空穴浓度0时半导体的电导率有最小值，并推导?min的表达式。

4-5、0.12kg的Si单晶掺有3.0×10-9kg的Sb，设杂质全部电离，试求出此材料的电导率。（Si单晶的密度为2.33g/cm3，Sb的原子量为121.8）

第五篇 习题 非平衡载流子

刘诺 编

5-1、何谓非平衡载流子？非平衡状态与平衡状态的差异何在？

5-2、漂移运动和扩散运动有什么不同？

5-3、漂移运动与扩散运动之间有什么联系？非简并半导体的迁移率与扩散系数之间有什么联系？

5-4、平均自由程与扩散长度有何不同？平均自由时间与非平衡载流子的寿命又有何不同？

5-5、证明非平衡载流子的寿命满足?p?t???p0e，并说明式中各项的物理意义。

5-6、导出非简并载流子满足的爱因斯坦关系。

5-7、间接复合效应与陷阱效应有何异同？

5-8、光均匀照射在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。

ndEFj?n?ndx。 5-9、证明非简并的非均匀半导体中的电子电流形式为

5-10、假设Si中空穴浓度是线性分布，在4μm内的浓度差为2×1016cm-3，试计算空穴的扩散电流密度。

5-11、试证明在小信号条件下，本征半导体的非平衡载流子的寿命最长。

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第六篇习题-金属和半导体接触

刘诺 编

6-1、什么是功函数？哪些因数影响了半导体的功函数？什么是接触势差？

6-2、什么是Schottky势垒？影响其势垒高度的因数有哪些？

6-3、什么是欧姆接触？形成欧姆接触的方法有几种？试根据能带图分别加以分析。

6-4、什么是镜像力？什么是隧道效应？它们对接触势垒的影响怎样的？

6-5、施主浓度为7.0×1016cm-3的n型Si与Al形成金属与半导体接触，Al的功函数为4.20eV，Si的电子亲和能为4.05eV，试画出理想情况下金属-半导体接触的能带图并标明半导体表面势的数值。

6-6、分别分析n型和p型半导体形成阻挡层和反阻挡层的条件。

6-7、试分别画出n型和p型半导体分别形成阻挡层和反阻挡层的能带图。

6-8、什么是少数载流子注入效应？

6-9、某Shottky二极管，其中半导体中施主浓度为2.5×1016cm-3，势垒高度为0.64eV，加上4V的正向电压时，试求势垒的宽度为多少？

6-10、试根据能带图定性分析金属-n型半导体形成良好欧姆接触的原因。

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