半導(dǎo)體試卷(經(jīng)典考題)概要

1、學(xué)院 姓名 學(xué)號 任課老師 選課號/座位號 密封線以內(nèi)答題無效電子科技大學(xué)二零 一零 至二零 一一 學(xué)年第 一 學(xué)期期 末 考試1對于大注入下的直接輻射復(fù)合，非平衡載流子的壽命與（d ）a. 平衡載流子濃度成正比 b. 非平衡載流子濃度成正比c. 平衡載流子濃度成反比 d. 非平衡載流子濃度成反比2有3個硅樣品，其摻雜情況分別是：1 含鋁1×10-15cm-3 乙.含硼和磷各1×10-17cm-3 丙.含鎵1×10-17cm-3室溫下，這些樣品的電阻率由高到低的順序是（c ）a. 甲乙丙 b. 甲丙乙 c. 乙甲丙 d. 丙甲乙3題2中樣品的電子遷移率由高到低的順

2、序是（ b ）4 題2中費(fèi)米能級由高到低的順序是（ c ）5. 歐姆接觸是指（ d ）的金屬一半導(dǎo)體接觸a. wms = 0 b. wms < 0c. wms > 0 d. 阻值較小且具有對稱而線性的伏安特性 6有效復(fù)合中心的能級必靠近( a )a. 禁帶中部 b.導(dǎo)帶 c.價帶 d.費(fèi)米能級 7當(dāng)一種n型半導(dǎo)體的少子壽命由直接輻射復(fù)合決定時，其小注入下的少子壽命正比于（c ）a.1/n0 b.1/n c.1/p0 d.1/p8半導(dǎo)體中載流子的擴(kuò)散系數(shù)決定于其中的( a )a.散射機(jī)構(gòu) b. 復(fù)合機(jī)構(gòu) c.雜質(zhì)濃變梯度 d.表面復(fù)合速度9mos 器件絕緣層中的可動電荷是（ c ）a

3、. 電子 b. 空穴 c. 鈉離子 d. 硅離子10以下4種半導(dǎo)體中最適合于制作高溫器件的是（ d ）a. si b. ge c. gaas d. gan得 分 二、解釋并區(qū)別下列術(shù)語的物理意義（30 分，7+7+8+8，共4 題）1. 有效質(zhì)量、縱向有效質(zhì)量與橫向有效質(zhì)量（7 分）答：有效質(zhì)量：由于半導(dǎo)體中載流子既受到外場力作用，又受到半導(dǎo)體內(nèi)部周期性勢場作用。有效概括了半導(dǎo)體內(nèi)部周期性勢場的作用，使外場力和載流子加速度直接聯(lián)系起來。在直接由實驗測得的有效質(zhì)量后，可以很方便的解決電子的運(yùn)動規(guī)律。(3分) 縱向有效質(zhì)量、橫向有效質(zhì)量：由于k空間等能面是橢球面，有效質(zhì)量各向異性，在回旋共振實驗中

4、，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度相對晶軸有不同取向時，可以得到為數(shù)不等的吸收峰。我們引入縱向有效質(zhì)量跟橫向有效質(zhì)量表示旋轉(zhuǎn)橢球等能面縱向有效質(zhì)量和橫向有效質(zhì)量。(4分)2. 擴(kuò)散長度、牽引長度與德拜長度（7 分）答：擴(kuò)散長度：指的是非平衡載流子在復(fù)合前所能擴(kuò)散深入樣品的平均距離。由擴(kuò)散系數(shù)和材料非平衡載流子的壽命決定，即l = d。(2分) 牽引長度：指的是非平衡載流子在電場作用下，在壽命 時間內(nèi)所漂移的距離，即l() = (2分) 德拜長度：它是徳拜在研究電解質(zhì)表面極化層時提出的理論上的長度，用來描寫正離子的電場所能影響到電子的最遠(yuǎn)距離。對于半導(dǎo)體，表面空間電荷層厚度隨襯底摻雜濃度介電常數(shù)、表面電勢等多種因素

5、而改變，但其厚度的數(shù)量級用一個特稱長度德拜長度ld表示。(3分)3. 費(fèi)米能級、化學(xué)勢與電子親和能（8 分）答：費(fèi)米能級與化學(xué)勢：費(fèi)米能級表示等系統(tǒng)處于熱平衡狀態(tài)，也不對外做功的情況下，系統(tǒng)中增加一個電子所引起系統(tǒng)自由能的變化，等于系統(tǒng)的化學(xué)勢。處于熱平衡的系統(tǒng)有統(tǒng)一的化學(xué)勢。這時的化學(xué)勢等于系統(tǒng)的費(fèi)米能級。費(fèi)米能級和溫度、材料的導(dǎo)電類型雜質(zhì)含量、能級零點(diǎn)選取有關(guān)。費(fèi)米能級標(biāo)志了電子填充能級水平。費(fèi)米能級位置越高，說明較多的能量較高的量子態(tài)上有電子。隨之溫度升高，電子占據(jù)能量小于費(fèi)米能級的量子態(tài)的幾率下降，而電子占據(jù)能量大于費(fèi)米能級的量子態(tài)的幾率增大。(6分)電子親和能：表示要使半導(dǎo)體導(dǎo)帶底的

6、電子逸出體外所需的的最小能量。(2分)4. 復(fù)合中心、陷阱中心與等電子復(fù)合中心（8 分）答：復(fù)合中心：半導(dǎo)體中的雜質(zhì)和缺陷可以在禁帶中形成一定的能級，這些能級具有收容部分非平衡載流子的作用，雜質(zhì)能級的這種積累非平衡載流子的作用稱為陷阱效應(yīng)。把產(chǎn)生顯著陷阱效應(yīng)的雜質(zhì)和缺陷稱為陷阱中心。(4分)等電子復(fù)合中心：在iii- v族化合物半導(dǎo)體中摻入一定量與主原子等價的某種雜質(zhì)原子，取代格點(diǎn)上的原子。由于雜質(zhì)原子與主原子之間電性上的差別，中性雜質(zhì)原子可以束縛電子或空穴而成為帶電中心。帶電中心吸引與被束縛載流子符號相反的載流子，形成一個激子束縛態(tài)。這種激子束縛態(tài)叫做等電子復(fù)合中心。(4分)得 分三、 問答

7、題（共20分，1010，共二題） 1. 如金屬和一p型半導(dǎo)體形成金屬半導(dǎo)體接觸，請簡述在什么條件下，形成的哪兩種不同電學(xué)特性的接觸，說明半導(dǎo)體表面的能帶情況，并畫出對應(yīng)的i-v曲線。（忽略表面態(tài)的影響）（10分）答：在金屬和p型半導(dǎo)體接觸時，如金屬的功函數(shù)為wm, 半導(dǎo)體的功函數(shù)為ws。當(dāng)wmws時，在半導(dǎo)體表面形成阻擋層接觸，是個高阻區(qū)，能帶向下彎曲；（3分）當(dāng)wmws時，在半導(dǎo)體表面形成反阻擋層接觸，是個高電導(dǎo)區(qū)，能帶向上彎曲；（3分）對應(yīng)的 i-v曲線分別為：vi vi（2分） （2分）2.在一維情況下，描寫非平衡態(tài)半導(dǎo)體中載流子（空穴）運(yùn)動規(guī)律的連續(xù)方程為：，請說明上述等式兩邊各個單項

8、所代表的物理意義。（10分）答：在x處，t時刻單位時間、單位體積中空穴的增加數(shù)；（2分）由于擴(kuò)散，單位時間、單位體積中空穴的積累數(shù)；（2分）由于漂移，單位時間、單位體積中空穴的積累數(shù)；（2分）由于復(fù)合，單位時間、單位體積中空穴的消失數(shù)；（2分）由于其他原因，單位時間、單位體積中空穴的產(chǎn)生數(shù)。（2分）得 分四、 計算題（共30分，1515，共2題） 1、有一金屬與n型si單晶接觸形成肖特基二極管，已知wm=4.7ev，xs=4.0ev，nc=1×1019cm-3,nd=1×1015cm-3，半導(dǎo)體的相對介電常數(shù)r=12。若忽略表面態(tài)的影響，試計算在室溫下：（0=8.85

9、15;10-14，q=1.6×10-19c） 半導(dǎo)體si的費(fèi)米能級的位置；(3分) 在零偏壓時勢壘高度與接觸電勢差；(4分) 勢壘寬度；(4分) 在正偏壓為0.2ev時熱電子發(fā)射電流，設(shè)a*/a=2.1, a=120a/cm2. (4分)解：（1）由nd=n0=ncexp(-ec-efk0t)可得：ec-ef=k0tlnncnd=0.026 ln10191016=0.17(ev)（2）ws=xs+(ec-ef)=4.17(ev)所以勢壘高度：qvd=wm-ws=4.7-4.17=0.53(ev)接觸電勢差：vd=0.53(ev)（3）xd=2r0 vdqnd 12=2×12

10、×8.85×10-14×0.531.6×10-19×1016 12=2.6×10-5(cm)（4）金屬一邊的勢壘高度：qns=qvd+en=0.53+0.17=0.7(ev)所以在v=0.2v時，j=a*t2exp-qnsk0t(exp(qvk0t)-1)=2.1×120×3002 exp-0.70.026(exp(0.20.026)-1)=8.4×10-2(acm2)2.有一金屬板與n型si相距0.4m,構(gòu)成平行版電容器，其間的干燥空氣的相對介電常數(shù)ra=1,當(dāng)金屬端加負(fù)電壓時，半導(dǎo)體處于耗盡狀態(tài)。如圖

11、所示。nd=1016cm-3。(15分) 求耗盡層內(nèi)電勢的分布v(x)；(7分) 當(dāng)vs=0.4v時的耗盡層寬度xd和最大耗盡寬度xdm的表達(dá)式；(8分)解：（1）根據(jù)耗盡層近似，空間電荷區(qū)的電荷密度為(x)=qnd,故泊松方程可寫為: d2vdx2=-qndrs0 (1)因半導(dǎo)體內(nèi)電場強(qiáng)度為零，并假設(shè)體內(nèi)電勢為零，則右邊界條件 (x)x-xd = - dv dxx = xd = 0 (2) vx=xd = 0 (3)則由式（1）與（2）、(3)得 dv（x） dx= -qndrs0(xd-x) v(x)= qnd(xd-x)22rs0當(dāng)x=0時，即為表面勢vs,即 vs= -qnd(xd)2

12、2rs0(2)耗盡層寬度xd為xd=2rs0 vsqnd 12=2×12×8.85×10-14×0.41.6×10-10×1016 12=2.3×10-5(cm) = 23(m)最大耗盡層寬度時的表面勢vsm=2vb，即vsm= 2k0tqlnndni=2×0.26× ln10161.5×1010=0.697(v)xdm=2rs0 vsqnd 12=2×12×8.85×10-14×0.6971.6×10-10×1016 12=3.04&

13、#215;10-5(cm) = 30.4(m)電子科技大學(xué)二零零 七 至二零零 八 學(xué)年第 一 學(xué)期期 末 考試一、選擇填空（22分）1、在硅和鍺的能帶結(jié)構(gòu)中，在布里淵中心存在兩個極大值重合的價帶，外面的能帶（ b ），對應(yīng)的有效質(zhì)量（ c ），稱該能帶中的空穴為( e )。a. 曲率大； b. 曲率?。?c. 大；d. ??； e. 重空穴；f. 輕空穴2、如果雜質(zhì)既有施主的作用又有受主的作用，則這種雜質(zhì)稱為（ f ）。 a. 施主 b. 受主 c.復(fù)合中心 d.陷阱 f. 兩性雜質(zhì)3、在通常情況下，gan呈（ a ）型結(jié)構(gòu)，具有（ c ），它是（ f ）半導(dǎo)體材料。a. 纖鋅礦型； b. 閃

14、鋅礦型； c. 六方對稱性；d. 立方對稱性；e.間接帶隙； f. 直接帶隙。4、同一種施主雜質(zhì)摻入甲、乙兩種半導(dǎo)體，如果甲的相對介電常數(shù)r是乙的3/4， mn*/m0值是乙的2倍，那么用類氫模型計算結(jié)果是（ d ）。a.甲的施主雜質(zhì)電離能是乙的8/3，弱束縛電子基態(tài)軌道半徑為乙的3/4b.甲的施主雜質(zhì)電離能是乙的3/2，弱束縛電子基態(tài)軌道半徑為乙的32/9c.甲的施主雜質(zhì)電離能是乙的16/3，弱束縛電子基態(tài)軌道半徑為乙的8/3d.甲的施主雜質(zhì)電離能是乙的32/9，的弱束縛電子基態(tài)軌道半徑為乙的3/85、.一塊半導(dǎo)體壽命=15µs，光照在材料中會產(chǎn)生非平衡載流子，光照突然停止30&#

15、181;s后，其中非平衡載流子將衰減到原來的（ c ）。 a.1/4 ； b.1/e ； c.1/e2 ； d.1/26、對于同時存在一種施主雜質(zhì)和一種受主雜質(zhì)的均勻摻雜的非簡并半導(dǎo)體，在溫度足夠高、ni >> /nd-na/ 時，半導(dǎo)體具有 （ b ） 半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性。 a. 非本征 b.本征 7、在室溫下，非簡并si中電子擴(kuò)散系數(shù)d與有如下圖 （c ） 所示的最恰當(dāng)?shù)囊蕾囮P(guān)系： 8、在純的半導(dǎo)體硅中摻入硼，在一定的溫度下，當(dāng)摻入的濃度增加時，費(fèi)米能級向（ a ）移動；當(dāng)摻雜濃度一定時，溫度從室溫逐步增加，費(fèi)米能級向( c )移動。a.ev ； b.ec ； c.ei； d.

16、ef9、把磷化鎵在氮?dú)夥罩型嘶?，會有氮取代部分的磷，這會在磷化鎵中出現(xiàn)（ d ）。a.改變禁帶寬度 ； b.產(chǎn)生復(fù)合中心 ； c.產(chǎn)生空穴陷阱 ； d.產(chǎn)生等電子陷阱。10、對于大注入下的直接復(fù)合，非平衡載流子的壽命不再是個常數(shù)，它與（ c ）。a.非平衡載流子濃度成正比 ； b.平衡載流子濃度成正比； c.非平衡載流子濃度成反比； d.平衡載流子濃度成反比。11、雜質(zhì)半導(dǎo)體中的載流子輸運(yùn)過程的散射機(jī)構(gòu)中，當(dāng)溫度升高時，電離雜質(zhì)散射的概率和晶格振動聲子的散射概率的變化分別是（ b ）。 a.變大，變小 ； b.變小，變大； c.變小，變??； d.變大，變大。12、如在半導(dǎo)體的禁帶中有一個深雜質(zhì)

17、能級位于禁帶中央，則它對電子的俘獲率（ b ）空穴的俘獲率，它是（ d ）。 a.大于 ； b.等于； c.小于； d.有效的復(fù)合中心； e. 有效陷阱。13、在磷摻雜濃度為2×1016cm-3的硅襯底（功函數(shù)約為4.25ev）上要做出歐姆接觸，下面四種金屬最適合的是（ a ）。a. in (wm=3.8ev) ； b. cr (wm=4.6ev)； c. au (wm=4.8ev)； d. al (wm=4.2ev)。14、在硅基mos器件中，硅襯底和sio2界面處的固定電荷是（ b ），它的存在使得半導(dǎo)體表面的能帶（ c ）彎曲，在c-v曲線上造成平帶電壓（ f ）偏移。 a.鈉

18、離子 ； b.過剩的硅離子； c.向下； d.向上； e. 向正向電壓方向； f. 向負(fù)向電壓方向。二、簡答題：（5+4+6=15分）躍遷過程1 (0.5分)ec (0.5分)ec (0.5分)1、用能帶圖分別描述直接復(fù)合、間接復(fù)合過程。（4分）躍遷過程2 (0.5分)ec (0.5分)et（或：雜質(zhì)或缺陷能級）(0.5分)ec (0.5分)躍遷過程ec (0.5分)2、對于摻雜的元素半導(dǎo)體si、ge中，一般情形下對載流子的主要散射機(jī)構(gòu)是什么？寫出其主要散射機(jī)構(gòu)所決定的散射幾率和溫度的關(guān)系。（4分）答：對摻雜的元素半導(dǎo)體材料si、ge，其主要的散射機(jī)構(gòu)為長聲學(xué)波散射（1分）和電離雜質(zhì)散射其散射

19、幾率和溫度的關(guān)系為：聲學(xué)波散射：，電離雜質(zhì)散射：（根據(jù)題意，未含ni也可）3、如金屬和一n型半導(dǎo)體形成金屬半導(dǎo)體接觸，請簡述在什么條件下，形成的哪兩種不同電學(xué)特性的接觸，說明半導(dǎo)體表面的能帶情況，并畫出對應(yīng)的i-v曲線。（忽略表面態(tài)的影響）（6分）答：在金屬和n型半導(dǎo)體接觸時，如金屬的功函數(shù)為wm, 半導(dǎo)體的功函數(shù)為ws。當(dāng)wmws時，在半導(dǎo)體表面形成阻擋層接觸，是個高阻區(qū)，能帶向上彎曲；（2分）當(dāng)wmws時，在半導(dǎo)體表面形成反阻擋層接觸，是個高電導(dǎo)區(qū)，能帶向下彎曲；（2分）對應(yīng)的 i-v曲線分別為：vi vi（1分） （1分）三、在時，某器件顯示出如下的能帶圖：（6+4+4=14分） （）平

20、衡條件成立嗎？試證明之。（6分）i答：成立。（4分）因為費(fèi)米能級處處相等的半導(dǎo)體處于熱平衡態(tài)（即 ）（2分）或 efn=efp=ef （2分）或 np=ni2 （2分）或 j=0 （2分）（）在何處附近半導(dǎo)體是簡并的？（4分） 答：在靠近l附近 （4分）或 分為三個區(qū)域，每個區(qū)各為 2分或 2l/3<x<l（半對） 2分（）試推導(dǎo)流過x=x1處的電子的電流密度表達(dá)式？（4分）答： 四、一束恒定光源照在n型硅單晶樣品上，其平衡載流子濃度n0=1014cm-3，且每微秒產(chǎn)生電子空穴為1013cm-3。如n=p=2s，試求光照后少數(shù)載流子濃度。（已知本征載流子濃度ni=9.65×

21、;109cm-3）(5分)解：在光照前：光照后：五、在一個均勻的n型半導(dǎo)體的表面的一點(diǎn)注入少數(shù)載流子空穴。在樣品上施加一個50v/cm的電場，在電場力的作用下這些少數(shù)載流子在100s的時間內(nèi)移動了1cm，求少數(shù)載流子的漂移速率、遷移率和擴(kuò)散系數(shù)。（kt=0.026ev）(6分)解：在電場下少子的漂移速率為：遷移率為： 擴(kuò)散系數(shù)為： 六、 摻雜濃度為nd=1016cm-3的n型單晶硅材料和金屬au接觸，忽略表面態(tài)的影響，已知：wau=5.20ev, n=4.0ev, nc=1019cm-3,ln103=6.9 在室溫下kt=0.026ev, 半導(dǎo)體介電常數(shù)r=12, 0=8.854×1

22、0-12 f/m，q=1.6×10-19 庫，試計算：(4+4+4=12分) 半導(dǎo)體的功函數(shù)；（4分） 在零偏壓時，半導(dǎo)體表面的勢壘高度，并說明是哪種形式的金半接觸，半導(dǎo)體表面能帶的狀態(tài)； 半導(dǎo)體表面的勢壘寬度。（4分）解：由得： （1分） （1分） 在零偏壓下，半導(dǎo)體表面的勢壘高度為：對n型半導(dǎo)體，因為wmws，所以此時的金半接觸是阻擋層（或整流）接觸（1分），半導(dǎo)體表面能帶向上彎曲（或：直接用能帶圖正確表示出能帶彎曲情況）（1分）。 勢壘的寬度為：（2分） 七、t=300 k下，理想mos電容，其能帶圖如下圖所示。所施加的柵極偏壓使得能帶彎曲，在si-sio2界面ef=ei。si

23、的電子親合勢為4.0 ev ，nc=1019cm-3。利用耗盡近似，回答下列問題：（5+5+5+5+6=26分）efmecevx0.29ev0.59 eveiefs （1.5分） （1.5分）1. 半導(dǎo)體中達(dá)到了平衡嗎？為什么？（5分）答：達(dá)到了平衡。因為半導(dǎo)體中ef處處相等（或efn=efp=ef，或np=ni2， 或j=0 ）。2. 求出半導(dǎo)體si-sio2界面ef=ei處的電子濃度？同時繪出與該能帶圖對應(yīng)的定性電荷塊圖。(1分) (0.5分) (0.5分)或 電荷塊圖見上圖（評分標(biāo)準(zhǔn)在電荷塊圖下方）3. 求出nd？（5分）4. 寫出vg詳細(xì)表達(dá)式？（5分） 或 如果兩個n型半導(dǎo)體構(gòu)成的m

24、os結(jié)構(gòu)除了器件1是al柵，器件2是au柵，其它參數(shù)都相同，將導(dǎo)致這兩個mos結(jié)構(gòu)的高、低頻c-v特性曲線發(fā)生什么定性變化？試?yán)L出定性高、低頻c-v特性曲線。已知wal=4.25 ev，wau=4.75 ev。（6分）（1）vfb(al)<0, vfb(au)>0 或：直接在c-v圖中vg坐標(biāo)上明確標(biāo)出vfb(al)位于vg坐標(biāo)軸負(fù)方向（1分），vfb(au) 位于vg坐標(biāo)軸正方向（1分）（2）判題時請注意，如果考生將兩個c-v曲線分別繪在兩個坐標(biāo)圖中，注意vfb(al)是否位于vg坐標(biāo)軸負(fù)方向（1分）、vfb(au) 是否位于vg坐標(biāo)軸正方向al柵c-v：2分（高頻c-v 1分+

25、低頻c-v 1分）au柵c-v：2分（高頻c-v 1分+低頻c-v 1分）al柵（低頻各1分） au柵vfb(au)vfb(al)vgc（高頻各1分）半導(dǎo)體物理考試試卷（2004-11）姓名 學(xué)號 一、 填空（每空1分，共34分）1純凈半導(dǎo)體si中摻v族元素的雜質(zhì)，當(dāng)雜質(zhì)電離時釋放 。這種雜質(zhì)稱 雜質(zhì)；相應(yīng)的半導(dǎo)體稱 型半導(dǎo)體。2當(dāng)半導(dǎo)體中載流子濃度的分布不均勻時，載流子將做 運(yùn)動；在半導(dǎo)體存在外加電壓情況下，載流子將做 運(yùn)動。3nopo=ni2標(biāo)志著半導(dǎo)體處于 狀態(tài)，當(dāng)半導(dǎo)體摻入的雜質(zhì)含量改變時，乘積nopo改變否？ ；當(dāng)溫度變化時，nopo改變否？ 。 4非平衡載流子通過 而消失， 叫做壽

26、命，壽命與 在 中的位置密切相關(guān)，對于強(qiáng)p型和 強(qiáng)n型材料，小注入時壽命n為 ，壽命p為 。 5 是反映載流子在電場作用下運(yùn)動難易程度的物理量， 是反映有濃度梯度時載流子運(yùn)動難易程度的物理量，聯(lián)系兩者的關(guān)系式是 ，稱為 關(guān)系式。 6半導(dǎo)體中的載流子主要受到兩種散射，它們分別是 和 。前者在 下起主要作用，后者在 下起主要作用。7半導(dǎo)體中淺能級雜質(zhì)的主要作用是 ；深能級雜質(zhì)所起的主要作用 。8對n型半導(dǎo)體，如果以ef和ec的相對位置作為衡量簡并化與非簡并化的標(biāo)準(zhǔn)，那末， 為非簡并條件； 為弱簡并條件； 為簡并條件。12當(dāng)p-n結(jié)施加反向偏壓增大到某一數(shù)值時，反向電流密度突然開始迅速增大的現(xiàn)象稱為

27、 ，其種類為： 、和 。13指出下圖各表示的是什么類型半導(dǎo)體？二、 將下列英文名詞翻譯成中文，并解釋之（每題6分，共24分）（1）indiect recombination （2）diffusion length （3）hot carriers （4）space charge region 三、 簡要回答（共26分）1（7分）平衡p-n結(jié)的空間電荷區(qū)示意圖如下，畫出空間電荷區(qū)中載流子漂移運(yùn)動和擴(kuò)散運(yùn)動的方向（在下圖右側(cè)直線上添加尖頭即可）。并說明擴(kuò)散電流和漂移電流之間的關(guān)系。2（10分）n型半導(dǎo)體的電阻率隨溫度的變化曲線如圖所示，試解釋為什么會出現(xiàn)這樣的變化規(guī)律。3. （9分）光照一塊n型硅樣

28、品，t=0時光照開始，非平衡載流子的產(chǎn)生率為g，空穴的壽命為，則光照條件下少數(shù)載流子所遵守的運(yùn)動方程為，（1） 寫出樣品在摻雜均勻條件下的方程表達(dá)式（2）寫出樣品摻雜均勻、光照恒定且被樣品均勻吸收條件下的方程表達(dá)式四、 計算（16分）1、 單晶硅中均勻地?fù)饺雰煞N雜質(zhì)摻硼1.5´1016cm-3, 摻磷5.0´1015cm-3。試計算：（1）室溫下載流子濃度（4分）；（2）室溫下費(fèi)米能級位置（4分）；（3）室溫下電導(dǎo)率（4分）；： （4）600k下載流子濃度（4分）。已知：室溫下ni=1.5´1010cm-3, nc=2.8´1019cm-3, nv=1.

29、0´1019cm-3, k0t=0.026ev；600k時ni=6´1015cm-3。 一、填空題1純凈半導(dǎo)體si中摻v族元素的雜質(zhì)，當(dāng)雜質(zhì)電離時釋放 電子 。這種雜質(zhì)稱 施主 雜質(zhì)；相應(yīng)的半導(dǎo)體稱 n 型半導(dǎo)體。2當(dāng)半導(dǎo)體中載流子濃度的分布不均勻時，載流子將做 擴(kuò)散 運(yùn)動；在半導(dǎo)體存在外加電壓情況下，載流子將做 漂移 運(yùn)動。3nopo=ni2標(biāo)志著半導(dǎo)體處于 平衡 狀態(tài)，當(dāng)半導(dǎo)體摻入的雜質(zhì)含量改變時，乘積nopo改變否？ 不變 ；當(dāng)溫度變化時，nopo改變否？ 改變 。4非平衡載流子通過 復(fù)合作用 而消失， 非平衡載流子的平均生存時間 叫做壽命，壽命與 復(fù)合中心 在 禁帶

30、 中的位置密切相關(guān)，對于強(qiáng)p型和 強(qiáng)n型材料，小注入時壽命n為 ，壽命p為 .5 遷移率 是反映載流子在電場作用下運(yùn)動難易程度的物理量， 擴(kuò)散系數(shù) 是反映有濃度梯度時載流子運(yùn)動難易程度的物理量，聯(lián)系兩者的關(guān)系式是 ，稱為 愛因斯坦 關(guān)系式。 6半導(dǎo)體中的載流子主要受到兩種散射，它們分別是電離雜質(zhì)散射 和 晶格振動散射 。前者在 電離施主或電離受主形成的庫倫勢場 下起主要作用，后者在 溫度高 下起主要作用。7半導(dǎo)體中淺能級雜質(zhì)的主要作用是 影響半導(dǎo)體中載流子濃度和導(dǎo)電類型 ；深能級雜質(zhì)所起的主要作用 對載流子進(jìn)行復(fù)合作用 。8、有3個硅樣品，其摻雜情況分別是：甲 含鋁1015cm-3 乙. 含硼

31、和磷各1017 cm-3 丙 含鎵1017 cm-3 室溫下，這些樣品的電阻率由高到低的順序是 乙 甲 丙 。樣品的電子遷移率由高到低的順序是甲丙乙 。費(fèi)米能級由高到低的順序是 乙> 甲> 丙 。9對n型半導(dǎo)體，如果以ef和ec的相對位置作為衡量簡并化與非簡并化的標(biāo)準(zhǔn)，那么 為非簡并條件； 為弱簡并條件； 為簡并條件。10當(dāng)p-n結(jié)施加反向偏壓增大到某一數(shù)值時，反向電流密度突然開始迅速增大的現(xiàn)象稱為 pn結(jié)擊穿 ，其種類為： 雪崩擊穿 、和 齊納擊穿（或隧道擊穿） 。11指出下圖各表示的是什么類型半導(dǎo)體？12. 以長聲學(xué)波為主要散射機(jī)構(gòu)時，電子遷移率n與溫度的 -3/2 次方成正比

32、 13 半導(dǎo)體中載流子的擴(kuò)散系數(shù)決定于其中的 載流子的濃度梯度 。14 電子在晶體中的共有化運(yùn)動指的是 電子不再完全局限在某一個原子上，而是可以從晶胞中某一點(diǎn)自由地運(yùn)動到其他晶胞內(nèi)的對應(yīng)點(diǎn)，因而電子可以在整個晶體中運(yùn)動 。二、選擇題1根據(jù)費(fèi)米分布函數(shù)，電子占據(jù)（ef+kt）能級的幾率 b 。 a等于空穴占據(jù)（ef+kt）能級的幾率 b等于空穴占據(jù)（efkt）能級的幾率c大于電子占據(jù)ef的幾率 d大于空穴占據(jù)ef的幾率 2有效陷阱中心的位置靠近 d 。 a. 導(dǎo)帶底 b.禁帶中線 c價帶頂 d費(fèi)米能級3對于只含一種雜質(zhì)的非簡并n型半導(dǎo)體，費(fèi)米能級ef隨溫度上升而 d 。 a. 單調(diào)上升 b. 單

33、調(diào)下降 c經(jīng)過一極小值趨近ei d經(jīng)過一極大值趨近ei7若某半導(dǎo)體導(dǎo)帶中發(fā)現(xiàn)電子的幾率為零，則該半導(dǎo)體必定d。 a不含施主雜質(zhì) b不含受主雜質(zhì)c不含任何雜質(zhì) d處于絕對零度三、簡答題1 簡述常見摻雜半導(dǎo)體材料（si，ge）中兩種主要的散射機(jī)構(gòu)，并說明溫度及摻雜濃度對這兩種散射機(jī)構(gòu)幾率的影響及原因。答：主要的散射機(jī)構(gòu)為晶格振動散射和電離雜質(zhì)散射其散射幾率和溫度的關(guān)系為：晶格振動散射：，電離雜質(zhì)散射：2 有4塊si半導(dǎo)體樣品，除摻雜濃度不同外，其余條件均相同。根據(jù)下列所給數(shù)據(jù)判斷哪塊樣品電阻率最大？哪塊樣品的電阻率最?。坎⒄f明理由。（1）na=1.2×1013/cm3, nd=8×1014/cm3;（2）na=8×1014/cm3, nd=1.2×1015/cm3;（3）na=4×1014/cm3;（4）nd=4×1014/cm3.3 當(dāng)pn結(jié)兩側(cè)摻雜濃度nd及na相同時，比較si、ge、gaas材料pn結(jié)內(nèi)建電勢的大小，為什么？4 畫出外加正向和負(fù)向偏壓時pn結(jié)能帶圖（需標(biāo)識出費(fèi)米能級的位置）。 5 在一維情況下，描寫非平衡態(tài)半導(dǎo)體中載流子（空穴）運(yùn)動規(guī)律的連續(xù)方程是什么？說明各項的物理意義。在x處，t時刻單位時間、單位體積中空穴的增加數(shù)；由于擴(kuò)散，單位時間、單位體積中空穴的積累數(shù)；由于漂移，單位時間、單位體積中空