2005半導(dǎo)體物理試題B參考答案和評分標(biāo)準(zhǔn)

1、二00四至二00五學(xué)年第一學(xué)期一、選擇填空（含多選題）（18分）1、與半導(dǎo)體相比較，絕緣體的價(jià)帶電子激發(fā)到導(dǎo)帶所需的能量（ A ）；A、比半導(dǎo)體的大， B、比半導(dǎo)體的小， C、與半導(dǎo)體的相等。2、室溫下，半導(dǎo)體Si摻硼的濃度為1014cm-3，同時(shí)摻有濃度為1.1×1015cm-3的磷，則電子濃度約為（ B ），空穴濃度為（ D），費(fèi)米能級為（G）；將該半導(dǎo)體由室溫度升至570K，則多子濃度約為（F），少子濃度為（F），費(fèi)米能級為（I）。（已知：室溫下，ni1.5×1010cm-3，570K時(shí)，ni2×1017cm-3）A、1014cm-3 B、1015cm-3

2、C、1.1×1015cm-3 D、2.25×105cm-3 E、1.2×1015cm-3 F、2×1017cm-3 G、高于Ei H、低于Ei I、等于Ei3、施主雜質(zhì)電離后向半導(dǎo)體提供（ B ），受主雜質(zhì)電離后向半導(dǎo)體提供（ A ），本征激發(fā)后向半導(dǎo)體提供（ A B ）；A、空穴， B、電子。4、對于一定的p型半導(dǎo)體材料，摻雜濃度降低將導(dǎo)致禁帶寬度（B（A），本征流子濃度（B（C），功函數(shù)（ C ）；A、增加， B、不變， C、減少。5、對于一定的n型半導(dǎo)體材料，溫度一定時(shí)，減少摻雜濃度，將導(dǎo)致（ D ）靠近Ei；A、Ec， B、Ev， C、Eg， D

3、、EF。6、熱平衡時(shí)，半導(dǎo)體中的電子濃度與空穴濃度之積為常數(shù)，它只與（ C D ）有關(guān)，而與（A B ）無關(guān)；A、雜質(zhì)濃度 B、雜質(zhì)類型 C、禁帶寬度， D、溫度。7、表面態(tài)中性能級位于費(fèi)米能級以上時(shí)，該表面態(tài)為（A）；A、施主態(tài) B、受主態(tài) C、電中性8、當(dāng)施主能級ED與費(fèi)米能級EF相等時(shí)，電離施主的濃度為施主濃度的（ C ）倍；A、1， B、1/2， C、1/3， D、1/4。9、最有效的復(fù)合中心能級位置在（D）附近；最有利陷阱作用的能級位置在（C）附近，常見的是E陷阱。A、EA， B、ED， C、EF， D、Ei E、少子 F、多子。10、載流子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生（C）電流，漂移運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生（A

4、）電流。A、漂移 B、隧道 C、擴(kuò)散11、MIS結(jié)構(gòu)的表面發(fā)生強(qiáng)反型時(shí)，其表面的導(dǎo)電類型與體材料的（B），若增加摻雜濃度，其開啟電壓將（C）。A、相同 B、不同 C、增加 D、減少 二、證明題：（8分）p型半導(dǎo)體的費(fèi)米能級在n型半導(dǎo)體的費(fèi)米能級之下。（8分）證明一： 由于 nn>np （或pp>pn） （2分） 即 （2分） （2分）（或，） 對上面不等式兩邊同時(shí)求對數(shù)，即得 EFn> EFp （2分）證明二： 對于p型半導(dǎo)體 pp>ni （或ni > np） 即 （2.5分） 則有 （1分） 同理 對于n型半導(dǎo)體 nn>ni （2.5分） 可得到 （1分）

5、 因此 EFn> EFp （1分）三、簡答題1、下圖為中等摻雜的Si的電阻率隨溫度T的變化關(guān)系，分析其變化的原因。（3分） C D A B T答： 設(shè)半導(dǎo)體為n型，有 AB：本征激發(fā)可忽略。溫度升高，載流子濃度增加，雜質(zhì)散射導(dǎo)致遷移率也升高，故電阻率隨溫度T升高下降；（1分）BC：雜質(zhì)全電離，以晶格振動(dòng)散射為主。溫度升高，載流子濃度基本不變。晶格振動(dòng)散射導(dǎo)致遷移率下降，故電阻率隨溫度T升高上升；（1分）CD：本征激發(fā)為主。晶格振動(dòng)散射導(dǎo)致遷移率下降，但載流子濃度升高很快，故電阻率隨溫度T升高而下降；（1分）2、試簡述雜質(zhì)在半導(dǎo)體中的幾種作用，并分別在能帶圖上標(biāo)志出其在半導(dǎo)體中的作用過程。

6、（4分）答：（1）使載流子濃度增加（即作為淺能級雜質(zhì)起施主和受主，分別為半導(dǎo)體提供電子和空穴） （1分）使載流子濃度減少（即作為深能級雜質(zhì)起復(fù)合中心和陷阱，俘獲載流子） （1分）aassaaa（2）0.5分 0.5分 0.5分 0.5分 3、畫出p型襯底構(gòu)成的MIS結(jié)構(gòu)在高頻、低頻以及深耗盡情況下的C-V特性曲線。（3分） C 低頻（1分）高頻（1分） 深耗盡（1分） V4、對上題三種情況下的C-V曲線進(jìn)行對比分析。（3分）答：（1）低頻：半導(dǎo)體表面進(jìn)入強(qiáng)反型，C C0；（1分）（2）高頻：半導(dǎo)體表面的電荷變化跟不上外加電壓信號的變化，耗盡層寬度達(dá)到最大值，半導(dǎo)體表面電容達(dá)到最大，故總電容達(dá)到

7、最??；（1分）（3）深耗盡：脈沖信號變化太快，耗盡層不斷展寬，導(dǎo)致半導(dǎo)體表面電容逐漸變小，故總電容越來越小。（1分）5、說明絕緣層中正電荷對n型襯底MIS結(jié)構(gòu)的高頻C-V特性曲線的影響。（3分）答：（1）向負(fù)偏壓方向平移動(dòng)；（2分） （2）由于在半導(dǎo)體表面感應(yīng)負(fù)電荷所致（或平帶電壓公式）；6、分別畫出n型半導(dǎo)體表面發(fā)生弱反型和強(qiáng)反型時(shí)的能帶圖。（4分） 四、計(jì)算題 1、（8分）室溫下Ge中摻入銻的濃度為1015cm-3，設(shè)雜質(zhì)全電離，且n=3600cm2/Vs，p=1700cm2/Vs，已知本征載流子濃度ni=2.5×1013cm-3，試求：（1） 室溫下電子和空穴濃度；（2） 室溫下該材料的電阻率。（計(jì)算時(shí)可能會(huì)用到的常數(shù)：q=1.6×10-19C，k0=1.38×10-23J/K，0=8.85×10-12F/m，ln10=2.3，ln2=0.69）解：（1）n01015cm-3 （1分） （2分） （0.5分）（0.5分） （2） （2分） （0.5分）（0.5分）2、功率P=10mW的入射單色光（ hv=2eV）射在n-GaAs樣品上，設(shè)其中80%的光被樣品吸收了以產(chǎn)生電子-空穴，問：（1）過剩載流子的產(chǎn)生率是多少？（1eV=1.6×10-19J）（3分）（2）如果少子壽命為1× 10