電子科技大學(xué)半導(dǎo)體物理期末考試試卷a試題答案

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電子科技大學(xué)二零九至二零一零學(xué)年第一學(xué)期期末考試

半導(dǎo)體物理課程考試題A卷（120分鐘）考試形式：閉卷考試日期2023年元月18日

課程成績構(gòu)成：平日10分，期中5分，試驗15分，期末70分

一、選擇題（共25分，共25題，每題1分）

A）的半導(dǎo)體。

A.不含雜質(zhì)和缺陷

B.電阻率最高

C.電子密度和空穴密度相等

D.電子密度與本征載流子密度相等

2、假使一半導(dǎo)體的導(dǎo)帶中發(fā)現(xiàn)電子的幾率為零，那么該半導(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

3、對于只含一種雜質(zhì)的非簡并n型半導(dǎo)體，費米能級EF隨溫度上升而（D）。

A.單調(diào)上升

B.單調(diào)下降

C.經(jīng)過一個微小值趨近Ei

D.經(jīng)過一個極大值趨近Ei

4、如某材料電阻率隨溫度上升而先下降后上升，該材料為（C）。A.金屬B.本征半導(dǎo)體C.摻雜半導(dǎo)體D.高純化合物半導(dǎo)體

5、公式*/mqτμ=中的τ是半導(dǎo)體載流子的（C）。A.遷移時間B.壽命C.平均自由時間D.擴散時間

6、下面狀況下的材料中，室溫時功函數(shù)最大的是（A）A.含硼11015cm-3的硅B.含磷11016cm-3的硅C.含硼11015cm-3，磷11016cm-3的硅D.純凈的硅

7、室溫下，如在半導(dǎo)體Si中，同時摻有11014cm-3的硼和1.11015cm-3的磷，則電子濃度約為（B），空穴濃度為（D），費米能級為（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），費米能級為（I）。（已知：室溫下，ni≈1.51010cm-3；570K時，ni≈21017cm-3）

A、11014cm-3

B、11015cm-3

C、1.11015cm-3

D、2.25105cm-3

E、1.21015cm-3

F、21017cm-3

G、高于EiH、低于EiI、等于Ei

8、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

9、MIS結(jié)構(gòu)的表面發(fā)生強反型時，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、一致

B、不同

C、增加

D、減少

10、對大注入條件下，在一定的溫度下，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

11、可以由霍爾系數(shù)的值判斷半導(dǎo)體材料的特性，如一種半導(dǎo)體材料的霍爾系數(shù)為負(fù)值，該材料尋常是（A）

A、n型

B、p型

C、本征型

D、高度補償型

12、如在半導(dǎo)體中以長聲學(xué)波為主要散射機構(gòu)是，電子的遷移率n與溫度的（B）。

A、平方成正比

B、

2

3次方成反比C、平方成反比D、23次方成正比13、為減少固定電荷密度和快界面態(tài)的影響，在制備MOS器件時尋常選擇硅單晶的方向為（A）。

A、

B、

C、

D、或

14、簡并半導(dǎo)體是指（A）的半導(dǎo)體。

A、(EC-EF)或(EF-EV)≤0

B、(E

C-EF)或(EF-EV)≥0

C、能使用玻耳茲曼近似計算載流子濃度

D、導(dǎo)帶底和價帶頂能容納多個狀態(tài)一致的電子

15、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），在C-V曲線上造成平帶電壓（F）偏移。

A、鈉離子

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

谷。

2、n型硅摻砷后，費米能級向Ec(上)移動，如升高材料的工作溫度，則費米能級向Ei(下)移動。

4、復(fù)合中心的作用是促進電子和空穴的復(fù)合，起有效的復(fù)合中心的雜質(zhì)能級必需位于Ei（禁帶中線），并且對電子和空穴的俘獲系數(shù)rn和rp必需滿足rn＝rp。

5、熱平衡條件下，半導(dǎo)體中同時含有一種施主雜質(zhì)和一種受主雜質(zhì)狀況下的電中性條件是＿p0+nD+=n0+pA-。

7、MIS結(jié)構(gòu)的表面發(fā)生強反型時，其表面的導(dǎo)電類型和體材料的導(dǎo)電類型＿相反（一致或

相反）8、在半導(dǎo)體中，假使溫度升高，則考慮對載流子的散射作用時，電離雜質(zhì)散射概率減小

和晶格振動散射概率增大。

三、問答題（共25分，共四題，6分＋6分＋6分＋7分）

1、在本征半導(dǎo)體中進行有意摻雜各種元素，可改變材料的電學(xué)性能。請解釋什么是淺能級

雜質(zhì)、深能級雜質(zhì)，它們分別影響半導(dǎo)體哪些主要性質(zhì)；什么是雜質(zhì)補償？雜質(zhì)補償?shù)囊饬x何在？（此題6分）

答：淺能級雜質(zhì)是指其雜質(zhì)電離能遠(yuǎn)小于本征半導(dǎo)體的禁帶寬度的雜質(zhì)。它們電離后將成為帶正電（電離施主）或帶負(fù)電（電離受主）的離子，并同時向?qū)峁╇娮踊蛳騼r帶提供空穴。它可有效地提高半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力。摻雜半導(dǎo)體又分為n型半導(dǎo)體和p型半導(dǎo)體。（2分）

深能級雜質(zhì)是指雜質(zhì)所在的能級位置在禁帶中遠(yuǎn)離導(dǎo)帶或價帶，在常溫下很難電離，不能對導(dǎo)帶的電子或價帶的空穴的濃度有所貢獻，但它可以提供有效的復(fù)合中心，在光電子開關(guān)器件中有所應(yīng)用。（2分）

當(dāng)半導(dǎo)體中既有施主又有受主時，施主和受主將先相互抵消，剩余的雜質(zhì)最終電離，這就是雜質(zhì)補償。（1分）

利用雜質(zhì)補償效應(yīng)，可以根據(jù)需要改變半導(dǎo)體中某個區(qū)域的導(dǎo)電類型，制造各種器件。（1分）

2、什么是擴散長度、牽引長度和德拜長度，它們由哪些因素決定？。（此題6分）

答：擴散長度指的是非平衡載流子在復(fù)合前所能擴散深入樣品的平均距離，它由擴散系數(shù)

和材料的非平衡載流子的壽命決定，即L=（2分）

牽引長度是指非平衡載流子在電場E的作用下，在壽命τ時間內(nèi)所漂移的距離，即=，由電場、遷移率和壽命決定。（2分）

LEEμτ

()

德拜長度是德拜研究電介質(zhì)表面極化層時提出的理論的長度，用來描寫正離子的電場所能影響到電子的最遠(yuǎn)距離。在半導(dǎo)體中，表面空間電荷層厚度隨摻雜濃度、介電常數(shù)和表面勢等因素而改變，其厚度用一個特征長度即德拜長度LD表示。它主要由摻雜濃度決定。摻雜大，LD小。（2分）

3、試說明半導(dǎo)體中電子有效質(zhì)量的意義和性質(zhì)，并說明能帶底和能帶頂、內(nèi)層電子和外層電子的有效質(zhì)量的各自特點。（此題6分）答：有效質(zhì)量是半導(dǎo)體內(nèi)部勢場的概括。在探討晶體中的電子在外力的作用下的運動規(guī)律時，只要將內(nèi)部周期性勢場的繁雜作用包含在引入的有效質(zhì)量中，并用它來代替慣性質(zhì)量，

就可以便利地采用經(jīng)典力學(xué)定律來描寫。由于晶體的各向異性，有效質(zhì)量和慣性質(zhì)量不一樣，它是各向異性的。(2分)在能帶底附近，由于22k

E??為正，電子有效質(zhì)量大于0；(1分)在能帶頂部附近，由于22k

E??為負(fù)，電子有效質(zhì)量小于0。(1分)

小，有效質(zhì)量大；(1分)

大，有效質(zhì)量小。(1分)

4、什么叫復(fù)合中心？何謂間接復(fù)合過程？有哪四個微觀過程？試說明每個微觀過程和哪些參數(shù)有關(guān)。（此題7分）

答：半導(dǎo)體內(nèi)的雜質(zhì)和缺陷能夠促進復(fù)合，稱這些促進復(fù)合的雜質(zhì)和缺陷為復(fù)合中心；（1分）

間接復(fù)合：非平衡載流子通過復(fù)合中心的復(fù)合；（1分）

四個微觀過程：俘獲電子，發(fā)射電子，俘獲空穴，發(fā)射空穴；（1分）

俘獲電子：和導(dǎo)帶電子濃度和空穴復(fù)合中心濃度有關(guān)。（1分）

發(fā)射電子：和復(fù)合中心能級上的電子濃度。（1分）

俘獲空穴：和復(fù)合中心能級上的電子濃度和價帶空穴濃度有關(guān)。（1分）

發(fā)射空穴：和空的復(fù)合中心濃度有關(guān)。（1分）

四、計算題（共35分，7＋10＋8＋10，共4題）

1、⑴計算本征硅在室溫時的電阻