半导体物理简答题总结

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简答题答案：

1.空间电荷区是怎样形成的。画出零偏与反偏状态下

pn结的能带图。

答：当p型半导体和n型半导体紧密结合时，在其交界面附近存在载流子的浓度梯度，它将引起p区空穴向n区扩散，n区电子向p区扩散。因此在交界面附近，p区留下了不能移动的带负电的电离受主，n区留下了不能移动的带正电的电离施主，形成所谓空间电荷区。

PN结零偏时的能带图：PN结反偏时的能带图：

2.为什么反偏状态下的pn结存在电容？为什么随着反偏电压的增加，势垒电容反而下降？答：①由于空间电荷区宽度是反偏电压的函数，其随反偏电压的增加而增加。空间电荷区内的正电荷与负电荷在空间上又是分离的，当外加反偏电压时，空间电荷区内的正负电荷数会跟随其发生相应的变化，这样PN结就有了电容的充放电效应。对于大的正向偏压，有大量载流子通过空间电荷区, 耗尽层近似不再成立，势垒电容效应不凸显。所以，只有在反偏状态下的PN结存在电容。

②由于反偏电压越大，空间电荷区的宽度越大。势垒电容相当于极板间距为耗尽层宽度的平板电容，电容的大小又与宽度成反比。所以随着反偏电压的增加，势垒电容反而下降。

3.什么是单边突变结？为什么pn结低掺杂一侧的空间电荷区较宽？

答：①对于一个半导体，当其P区的掺杂浓度远大于N区（

1. 在怎样条件下，电流密度随电场强度成线性变化?在强电场下,欧姆定律是否仍然正确? 电场强度不大的条件下；不正确 2.产生负微分电导的条件是什么？

3.如何用霍耳效应来测量出半导体的导电类型、载流子浓度及迁移率？ 从霍尔电压的正负可以判别半导体的导电类型；测出RH可求载流子浓度；测出电导率可求出霍尔迁移率。

4.具有相同电阻率的掺杂锗和硅,哪一个材料的少子浓度高?为什么? 锗的少子浓度高。由电阻率=1/nqu和（ni）2=n0p0以及硅和锗本征载流子浓度的数量级差别，可以算出锗的少子浓度高。

5.电导有效质量与状态密度有效质量有何区别?它们与电子的纵向有效质量和横向有效质量的关系如何?

当导带底的等能面不是球面时，不同方向的电导的有效质量就不同，且态密度分布可能不同，通过把不同的电导有效质量进行加权平均，就可以换算得到状态密度的有效质量。

6.什么是声子?它对半导体材料的电导起什么作用?

声子是晶格振动的简正模能量量子，声子可以产生和消灭，有相互作用的声子数不守恒，声子动量的守恒律也不同于一般的粒子，并且声子不能脱离固体存在。电子在半导体中传输时若发生晶格振动散射，则会发出或者吸收声子，使电子动量发生改变，从而影响到电导率。 7.半导体

1. 在怎样条件下，电流密度随电场强度成线性变化?在强电场下,欧姆定律是否仍然正确? 电场强度不大的条件下；不正确 2.产生负微分电导的条件是什么？

3.如何用霍耳效应来测量出半导体的导电类型、载流子浓度及迁移率？ 从霍尔电压的正负可以判别半导体的导电类型；测出RH可求载流子浓度；测出电导率可求出霍尔迁移率。

4.具有相同电阻率的掺杂锗和硅,哪一个材料的少子浓度高?为什么? 锗的少子浓度高。由电阻率=1/nqu和（ni）2=n0p0以及硅和锗本征载流子浓度的数量级差别，可以算出锗的少子浓度高。

5.电导有效质量与状态密度有效质量有何区别?它们与电子的纵向有效质量和横向有效质量的关系如何?

当导带底的等能面不是球面时，不同方向的电导的有效质量就不同，且态密度分布可能不同，通过把不同的电导有效质量进行加权平均，就可以换算得到状态密度的有效质量。

6.什么是声子?它对半导体材料的电导起什么作用?

声子是晶格振动的简正模能量量子，声子可以产生和消灭，有相互作用的声子数不守恒，声子动量的守恒律也不同于一般的粒子，并且声子不能脱离固体存在。电子在半导体中传输时若发生晶格振动散射，则会发出或者吸收声子，使电子动量发生改变，从而影响到电导率。 7.半导体

半导体物理 一、什么是半导体 导体

绪 论

绝缘体

半导体

电导率ρ <10?3 10?3~109 ?109 ??cm 此外，半导体还有以下重要特性

1、 温度可以显著改变半导体导电能力

例如：纯硅（Si） 若温度从30?C变为20?C时，ρ增大一倍 2、 微量杂质含量可以显著改变半导体导电能力

例如：若有100万硅掺入1个杂质（P . Be）此时纯度99.9999% ，室温（27?C 300K）时，电阻率由214000Ω降至0.2Ω 3、 光照可以明显改变半导体的导电能力

例如：淀积在绝缘体基片上（衬底）上的硫化镉（CdS）薄膜，无光照时电阻（暗电阻）约为几十欧姆，光照时电阻约为几十千欧姆。

另外，磁场、电场等外界因素也可显著改变半导体的导电能力。

综上：

? 半导体是一类性质可受光、热、磁、电，微量杂质等作用而改变其性质的材料。 二、课程内容

本课程主要解决外界光、热、磁、电，微量杂质等因素如何影响半导体性质的微观机制。

预备知识——化学键的性质及其相应的具体结构 晶体：常用半导体材料Si Ge GaAs等都是晶体 固体

非晶体：非晶硅（太阳能电池主要材料）

晶体的基本性质：固定外形、固定熔点、更重

2012年物理简答题复习资料

1、运动质点的路程与位移有何区别？ 答：1、位移是从起点到终点的一条又向线段，用来表示质点位置的变化，2、位移有大小有方向，是一个矢量，路程只有大小没有方向，是一个标量3、一般情况下，位移大小不等于路程，只有质点做单方向的匀速直线运动时，位移等于路程

2、质点运动中平均速度与平均速率有何区别？在什么情况下平均速度与平均速率相等？ 答：平均速度是位移与时间的比，平均速率是路程与时间的比；只有物体做单方向的匀速直线运动时，平均速率才与平均速率相等

3、保守力做功的特点是什么？为什么可以根据保守力做功来定义势能？我们学过哪些保守力？答：保守力做功只与质点的始末位置有关，与路径无关；保守力做功只与始末位置有关，功是能量转化的量度，能量是状态函数，因此可以用来定义势能；我们学习了万有引力、弹力、重力、静电力等保守力。

4、汽车防止由于惯性受到伤害的安全措施之一是设置头枕，头枕处于座椅靠背上方乘客的头部位置，是一个固定且表面较软的枕头。请从物理学的角度解释在发生汽车“追尾”事故时，头枕会起什么用？答：原来前面的车速度较慢(或处于静止状态)，当发生追尾时，车突然加速，坐在座椅上的人由于惯性，保持原来的慢速运动状态，头

初试科目：半导体物理学

参考书：半导体物理学 顾祖毅 田立林 富力文 电子工业出版社 考试大纲：

第一章 半导体的晶格结构和缺陷 1 半导体的基本特性 2 常见半导体材料

3 主要半导体器件及其可选用的材料 4 常见半导体的结构类型 5 名词解释

化学键 共价键 离子键 分子键 金属键 晶格缺陷 间隙式杂质 代位式杂质 反晶格缺陷 层错 扩散系数 晶粒间界 第二章 半导体中的电子状态

1 在周期性势场中，电子薛定谔方程的解为布洛赫函数，即波函数：

?1(r)?uk(r)eik?r

uk(r)?uk(r?an)

布洛赫函数不是单色平面波。K为波矢，描述电子共有化运动。平面波因子e表明晶体中不再是局域化的，扩展到整个晶体之中，反映了电子的共有化运动。uk(r)反映了周期性势场对电子运动的影响，说明晶体中电子在原胞中不同位置上出现的几率不同。uk(r)的周期性说明晶体中不同原胞的各等价位置上出现的几率相同。

2 电子在周期场中运动的量子力学处理有几种近似的方法？试简述之。

（1）近自由电子近似 （2）紧束缚近似

3 由于共有化运动，晶体中电子可以看成是整个晶体共有的，因此孤立原子的能

1. （ D ）下面关于有效质量的叙述错误的是 。 A. 有效质量概括了半导体内部势场的作用

B. 有效质量直接把外力f和电子的加速度联系起来

C. 有效质量的引入使得在解决半导体中电子在外力作用下的运动规律时，可以不涉及到半导体内部势场的作用

D. 不是所有的有效质量都可以直接由实验测定

2. （ D ）对于只含一种杂质的非简并ｐ型半导体，费米能级随温度上升而 。 A. 上升 B. 下降 C. 不变

D. 经过一极值后趋近Ei

3. （ C ）一块半导体寿命τ=15μs，光照在材料中会产生非平衡载流子，光照突然停止30μs后，其中非平衡载流子将衰减到原来的 。 A.1/4 ； B.1/e ； C.1/e2 ； D.1/2 4. （ A ）不是深杂质能级特点的是 。 A. 杂质能级离带边较近 B. 多次电离（多重能级） C. 有可能成为两性杂质 D. ED，EA 可与Eg相比拟

5.（ B ）对于补偿的半导体材料，下列叙述正确的是 。 A.载流子浓度取决于杂质浓度较大者，载流子迁移率取决于电离杂质总浓度 B.载流子浓

1.晶态，非晶态，准晶态在原子排列上各有什么特点？（2003） 答：晶态：原子呈周期性排列，长程有序。

非晶态：原子排列短程有序，长程无序。 准晶态 ：具有长程的取向序但没有周期性。

2.可以测定晶格振动色散关系的实验方法有哪些？（2003）

答：中子的非弹性散射、X射线散射、光的散射、布里渊区散射、刺曼散射。

3.晶体中的位错线有几种类型？各有什么特点？（2003）

答：两种 ?刃位错?螺位错 前者特点：位错线垂直于滑移方向。后者特点：位错平行于滑移方向。

4.为什么NaCl晶体对红外线的反射率与波长关系曲线中会出现一个平缓的的峰值区？（2003）

答：因为离子晶体中，长光学纵波产生宏观极化，使纵波振动频率?LO大于横波振动频率?TO，于是在?TO??LO方向形成一个禁区。所以它对红外光的反射率与波长关系曲线中会呈现一个平缓的峰值区。

5. 晶体中原子的结合力类型有哪些？(2003)

答：晶体中原子结合力的类型有：离子型，共价型，金属型及范德瓦尔斯结合力 。

6. 比较宽度不同的两个能带说明宽能带中的电子共有化程度高。(2003) 答： v?1dE1?E同样的?k，宽能带?E变化量大，故其公有化运动程度高。 ??d

一、半导体物理知识大纲

? 核心知识单元A：半导体电子状态与能

级（课程基础——掌握物理概念与物理过程、是后面知识的基础）

? ?

半导体中的电子状态（第1章） 半导体中的杂质和缺陷能级（第2章）

? 核心知识单元B：半导体载流子统计分

布与输运（课程重点——掌握物理概念、掌握物理过程的分析方法、相关参数的计算方法）

? ? ?

半导体中载流子的统计分布（第3章） 半导体的导电性（第4章） 非平衡载流子（第5章）

? 核心知识单元C：半导体的基本效应（物

理效应与应用——掌握各种半导体物理效应、分析其产生的物理机理、掌握具体的应用）

? ? ?

半导体光学性质（第10章） 半导体热电性质（第11章） 半导体磁和压阻效应（第12章）

二、半导体物理知识点和考点总结

第一章 半导体中的电子状态

本章各节内容提要：

本章主要讨论半导体中电子的运动状态。主要介绍了半导体的几种常见晶体结构，半导体中能带的形成，半导体中电子的状态和能带特点，在讲解半导体中电子的运动时，引入了有效质量的概念。阐述本征半导体的导电机构，引入了空穴散射的概念。最后，介绍了Si、Ge和GaAs的能带结构。

在1.1节，半导体的几种常见晶体结构及结合性质。（重点掌握）

在1.2节，为

1．简述无功电能表的测量意义。 答：对电力系统来说，负荷对无功功率需求的增加，势必降低发电机有功功率的发、送容量，这是很不经济的，并且经远距离的输电线路传输大量的无功功率，必将引起较大的有、无功功率和电压损耗，为此要求用户装设无功补偿装置，使无功得以就地供给，以提高系统的功率因数，减少损耗。无功电能的测量，主要就是用来考核电力系统对无功功率平衡的调节状况，以及考核用户无功补偿的合理性，它对电力生产、输送、消耗过程中的管理是必要的。 2．简要说明电子式电能表电能测量的机理。 答：电子电能表是由电子电路所构成，它是把单相或三相交流功率转换成脉冲或其他数字量的仪表，其通过乘法器、电压/频率变换器或数字/频率变换，输出频率正比于负载功率的脉冲即进行计量。

3．用户用电的平均功率因数是怎样计算的？ 用户用电的平均功率因数中用下式计算：

cos??WPW?W2P2Q，式中WP、WQ分别为考核期间内用户消耗的有功电能（kW2h）、无

功电能（kvar2h）

4．什么叫需量？什么叫最大需量？区间式最大需量有时为什么会比滑差式最大需量小？ 答：需量——需量周期内测得的平均功率。(我国一般需量周期规定为15min。) 最大需量——在指定的时间区内需量的最大值。(指