《半导体物理学》期末考试试卷参考答案(A卷)-往届
最新电子科技大学半导体物理期末考试试卷试题答案
电子科技大学二零零六至二零零七学年第一学期期末考试半导体物理课程考试题卷（120分钟）考试形式：闭卷考试日期200 7年1 月14日注：1、本试卷满分70分，平时成绩满分15分，实验成绩满分15分；2.、本课程总成绩=试卷分数+平时成绩+实验成绩。
课程成绩构成：平时分，期中分，实验分，期末分一、选择填空（含多选题）（2×20=40分）1、锗的晶格结构和能带结构分别是（ C ）。
A. 金刚石型和直接禁带型B. 闪锌矿型和直接禁带型C. 金刚石型和间接禁带型D. 闪锌矿型和间接禁带型2、简并半导体是指（ A ）的半导体。
A、(E C-E F)或(E F-E V)≤0B、(E C-E F)或(E F-E V)≥0C、能使用玻耳兹曼近似计算载流子浓度D、导带底和价带顶能容纳多个状态相同的电子3、在某半导体掺入硼的浓度为1014cm-3, 磷为1015 cm-3，则该半导体为（B）半导体；其有效杂质浓度约为（ E ）。
A. 本征，B. n型，C. p型，D. 1.1×1015cm-3,E. 9×1014cm-34、当半导体材料处于热平衡时，其电子浓度与空穴浓度的乘积为（ B ），并且该乘积和（E、F ）有关，而与（ C、D ）无关。
A、变化量；B、常数；C、杂质浓度；D、杂质类型；E、禁带宽度；F、温度5、在一定温度下，对一非简并n型半导体材料，减少掺杂浓度，会使得（ C ）靠近中间能级E i；如果增加掺杂浓度，有可能使得（C ）进入（A ），实现重掺杂成为简并半导体。
A、E c；B、E v；C、E F；D、E g；E、E i。
67、如果温度升高，半导体中的电离杂质散射概率和晶格振动散射概率的变化分别是（C）。
A、变大，变大B、变小，变小C、变小，变大D、变大，变小8、最有效的复合中心能级的位置在（D ）附近，最有利于陷阱作用的能级位置位于（C ）附近，并且常见的是（ E ）陷阱。
半导体物理期末试卷(含部分答案
一、填空题1．纯净半导体Si 中掺V 族元素的杂质，当杂质电离时释放 电子 。
这种杂质称 施主 杂质；相应的半导体称 N 型半导体。
2．当半导体中载流子浓度的分布不均匀时，载流子将做 扩散 运动；在半导体存在外加电压情况下，载流子将做 漂移 运动。
3．n o p o =n i 2标志着半导体处于 平衡 状态，当半导体掺入的杂质含量改变时，乘积n o p o 改变否 不变 ；当温度变化时，n o p o 改变否 改变 。
4．非平衡载流子通过 复合作用 而消失， 非平衡载流子的平均生存时间 叫做寿命τ，寿命τ与 复合中心 在 禁带 中的位置密切相关，对于强p 型和 强n 型材料，小注入时寿命τn 为 ，寿命τp 为 .5． 迁移率 是反映载流子在电场作用下运动难易程度的物理量， 扩散系数 是反映有浓度梯度时载 qn n 0=μ ，称为 爱因斯坦 关系式。
6．半导体中的载流子主要受到两种散射，它们分别是电离杂质散射 和 晶格振动散射 。
前者在 电离施主或电离受主形成的库伦势场 下起主要作用，后者在 温度高 下起主要作用。
7．半导体中浅能级杂质的主要作用是 影响半导体中载流子浓度和导电类型 ；深能级杂质所起的主要作用 对载流子进行复合作用 。
8、有3个硅样品，其掺杂情况分别是：甲 含铝1015cm -3 乙. 含硼和磷各1017 cm -3 丙 含镓1017 cm -3 室温下，这些样品的电阻率由高到低的顺序是 乙 甲 丙 。
样品的电子迁移率由高到低的顺序是甲丙乙 。
费米能级由高到低的顺序是 乙> 甲> 丙 。
9．对n 型半导体，如果以E F 和E C 的相对位置作为衡量简并化与非简并化的标准，那么 T k E E F C 02>- 为非简并条件； T k E E F C 020≤-< 为弱简并条件； 0≤-F C E E 为简并条件。
10．当P-N 结施加反向偏压增大到某一数值时，反向电流密度突然开始迅速增大的现象称为 PN 结击穿 ，其种类为： 雪崩击穿 、和 齐纳击穿（或隧道击穿） 。
半导体物理学期末复习试题及答案一
一、选择题1.与绝缘体相比，半导体的价带电子激发到导带所需要的能量（ B ）。
A. 比绝缘体的大B.比绝缘体的小C. 和绝缘体的相同2.受主杂质电离后向半导体提供（ B ），施主杂质电离后向半导体提供（ C ），本征激发向半导体提供（ A ）。
A. 电子和空穴B.空穴C. 电子3.对于一定的N型半导体材料，在温度一定时，减小掺杂浓度，费米能级会（ B ）。
A.上移B.下移C.不变4.在热平衡状态时，P型半导体中的电子浓度和空穴浓度的乘积为常数，它和（ B ）有关A.杂质浓度和温度B.温度和禁带宽度C.杂质浓度和禁带宽度D.杂质类型和温度5.MIS结构发生多子积累时，表面的导电类型与体材料的类型（ B ）。
A.相同B.不同C.无关6.空穴是( B )。
A.带正电的质量为正的粒子B.带正电的质量为正的准粒子C.带正电的质量为负的准粒子D.带负电的质量为负的准粒子7.砷化稼的能带结构是（ A ）能隙结构。
A. 直接B.间接8. 将Si 掺杂入GaAs 中，若Si 取代Ga 则起（ A ）杂质作用，若Si 取代As 则起（ B ）杂质作用。
A. 施主B. 受主C. 陷阱D. 复合中心9. 在热力学温度零度时，能量比F E 小的量子态被电子占据的概率为（ D ），当温度大于热力学温度零度时，能量比F E 小的量子态被电子占据的概率为（ A ）。
A. 大于1/2B. 小于1/2C. 等于1/2D. 等于1E. 等于010. 如图所示的P 型半导体MIS 结构的C-V 特性图中，AB 段代表（ A ），CD 段代表（B ）。
A. 多子积累B. 多子耗尽C. 少子反型D. 平带状态11. P 型半导体发生强反型的条件（ B ）。
A. ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=i A S n N q T k V ln 0B. ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛≥i A S n N q T k V ln 20 C. ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=i D S n N q T k V ln 0 D. ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛≥i D S n N q T k V ln 2012. 金属和半导体接触分为：（ B ）。
半导体物理试卷a答案
一、名词解释（本大题共5题每题4分，共20分）1. 受主能级：通过受主掺杂在半导体的禁带中形成缺陷能级。
正常情况下，此能级为空穴所占据，这个被受主杂质束缚的空穴的能量状态称为受主能级。
2. 直接复合：导带中的电子越过禁带直接跃迁到价带，与价带中的空穴复合，这样的复合过程称为直接复合。
3. 空穴：当满带顶附近产生P0个空态时，其余大量电子在外电场作用下所产生的电流，可等效为P0个具有正电荷q和正有效质量m p，速度为v(k)的准经典粒子所产生的电流，这样的准经典粒子称为空穴。
4. 过剩载流子：在光注入、电注入、高能辐射注入等条件下，半导体材料中会产生高于热平衡时浓度的电子和空穴，超过热平衡浓度的电子△n=n-n0和空穴△p=p-p0称为过剩载流子。
5.费米能级、化学势答：费米能级与化学势：费米能级表示等系统处于热平衡状态，也不对外做功的情况下，系统中增加一个电子所引起系统自由能的变化，等于系统的化学势。
处于热平衡的系统有统一的化学势。
这时的化学势等于系统的费米能级。
费米能级和温度、材料的导电类型杂质含量、能级零点选取有关。
费米能级标志了电子填充能级水平。
费米能级位置越高，说明较多的能量较高的量子态上有电子。
随之温度升高，电子占据能量小于费米能级的量子态的几率下降，而电子占据能量大于费米能级的量子态的几率增大。
二、选择题（本大题共5题每题3分，共15分）1．对于大注入下的直接辐射复合，非平衡载流子的寿命与（D ）A. 平衡载流子浓度成正比B. 非平衡载流子浓度成正比C. 平衡载流子浓度成反比D. 非平衡载流子浓度成反比2．有3个硅样品，其掺杂情况分别是：含铝1×10-15cm-3乙.含硼和磷各1×10-17cm-3丙.含镓1×10-17cm-3室温下，这些样品的电阻率由高到低的顺序是（C ）甲乙丙 B. 甲丙乙 C. 乙甲丙 D. 丙甲乙3．有效复合中心的能级必靠近( A )禁带中部 B.导带 C.价带 D.费米能级4．当一种n型半导体的少子寿命由直接辐射复合决定时，其小注入下的少子寿命正比于（C ）A.1/n0B.1/△nC.1/p0D.1/△p5．以下4种半导体中最适合于制作高温器件的是（ D ）A. SiB. GeC. GaAsD. GaN三、填空：（每空2分，共20分）1）半导体的晶格结构式多种多样的，常见的Ge 和Si 材料，其原子均通过共价键四面体相互结合，属于 金刚石 结构；与Ge 和Si 晶格结构类似，两种不同元素形成的化合物半导体通过共价键四面体还可以形成 闪锌矿 和 纤锌矿 等两种晶格结构。
半导体物理期末试卷含部分答案
一、填空题1．纯净半导体Si 中掺错误!未找到引用源。
族元素的杂质，当杂质电离时释放 电子 。
这种杂质称 施主 杂质；相应的半导体称 N 型半导体。
2．当半导体中载流子浓度的分布不均匀时，载流子将做 扩散 运动；在半导体存在外加电压情况下，载流子将做 漂移 运动。
3．n o p o =n i 2标志着半导体处于 平衡 状态，当半导体掺入的杂质含量改变时，乘积n o p o 改变否？不变 ；当温度变化时，n o p o 改变否？ 改变 。
4．非平衡载流子通过 复合作用 而消失， 非平衡载流子的平均生存时间 叫做寿命τ，寿命τ与 复合中心 在 禁带 中的位置密切相关，对于强p 型和 强n 型材料，小注入时寿命τn 为 ，寿命τp 为 .5． 迁移率 是反映载流子在电场作用下运动难易程度的物理量， 扩散系数 是反映有浓度梯度时载流子运动难易程度的物理量，联系两者的关系式是 qT k D n n 0=μ ，称为 爱因斯坦 关系式。
6．半导体中的载流子主要受到两种散射，它们分别是电离杂质散射 和 晶格振动散射 。
前者在 电离施主或电离受主形成的库伦势场 下起主要作用，后者在 温度高 下起主要作用。
7．半导体中浅能级杂质的主要作用是 影响半导体中载流子浓度和导电类型 ；深能级杂质所起的主要作用 对载流子进行复合作用 。
8、有3个硅样品，其掺杂情况分别是：甲 含铝1015cm -3 乙. 含硼和磷各1017 cm -3 丙 含镓1017 cm -3 室温下，这些样品的电阻率由高到低的顺序是 乙 甲 丙 。
样品的电子迁移率由高到低的顺序是甲丙乙 。
费米能级由高到低的顺序是 乙> 甲> 丙 。
9．对n 型半导体，如果以E F 和E C 的相对位置作为衡量简并化与非简并化的标准，那么 T k E E F C 02>- 为非简并条件； T k E E F C 020≤-< 为弱简并条件； 0≤-F C E E 为简并条件。
17-18华南农业大学半导体物理期末考试试卷A答案
1 华南农业大学期末考试试卷（A 卷）参考答案及评分标准
2017-2018学年 第一学期 考试科目： 半导体物理
一、 单选题（每小题 1 分，本题共 20 分）
1. A
2. D
3. D
4. A
5. B
6. B
7. B
8. D
9. B 10. D 11. B 12. C 13. A
14．A 15．C 16．B 17. B 18. C 19. C 20. B
二、 填空题（每空 2 分，本题共 20 分）
1.（本征）（整流）（光电导）
2.（整流）（欧姆）（栅极）
3. （大）（小）（小）（大）
三、 简答题（本题共20小题，每小题3分，共 60分）
1. 电流随电压增加而减小的现象
2. D f n
f p q V E E =- 3. 同一概念,能级离散时称简并度，能级连续时即状态密度
4. n F E 略高于F E ，p F E 远离F E
5.强电离区
6. GaAs
7. n 型
8. 半导体载流子浓度小 9. 磁场 10. 斯特恩-盖拉赫实验
11. 肖特基整流二极管 12. W s = E 0-E F ；s χ= E 0-E c 13. F dE j n dx
μ
= 14. UV-LED+RGB 荧光粉 15. p 型 16. 光电子发射
17. 380－780纳米 18. 浮柵场效应管 19. 少子 20. 1635.2210cm -⨯。
半导体物理学试题及答案
半导体物理学试题及答案半导体物理学试题及答案(一) 一、选择题1、如果半导体中电子浓度等于空穴浓度，则该半导体以( A )导电为主;如果半导体中电子浓度大于空穴浓度，则该半导体以( E )导电为主;如果半导体中电子浓度小于空穴浓度，则该半导体以( C )导电为主。
A、本征B、受主C、空穴D、施主E、电子2、受主杂质电离后向半导体提供( B )，施主杂质电离后向半导体提供( C )，本征激发向半导体提供( A )。
A、电子和空穴B、空穴C、电子3、电子是带( B )电的( E );空穴是带( A )电的( D )粒子。
A、正B、负C、零D、准粒子E、粒子4、当Au掺入Si中时，它是( B )能级，在半导体中起的是( D )的作用;当B掺入Si中时，它是( C )能级，在半导体中起的是( A )的作用。
A、受主B、深C、浅D、复合中心E、陷阱5、 MIS结构发生多子积累时，表面的导电类型与体材料的类型( A )。
A、相同B、不同C、无关6、杂质半导体中的载流子输运过程的散射机构中，当温度升高时，电离杂质散射的概率和晶格振动声子的散射概率的变化分别是( B )。
A、变大，变小 ;B、变小，变大;C、变小，变小;D、变大，变大。
7、砷有效的陷阱中心位置(B )A、靠近禁带中央B、靠近费米能级8、在热力学温度零度时，能量比EF小的量子态被电子占据的概率为( D )，当温度大于热力学温度零度时，能量比EF小的量子态被电子占据的概率为( A )。
A、大于1/2B、小于1/2C、等于1/2D、等于1E、等于09、如图所示的P型半导体MIS结构的C-V特性图中，AB段代表( A)，CD段代表( B )。
A、多子积累B、多子耗尽C、少子反型D、平带状态10、金属和半导体接触分为：( B )。
A、整流的肖特基接触和整流的欧姆接触B、整流的肖特基接触和非整流的欧姆接触C、非整流的肖特基接触和整流的欧姆接触D、非整流的肖特基接触和非整流的欧姆接触11、一块半导体材料，光照在材料中会产生非平衡载流子，若光照忽然停止t??后，其中非平衡载流子将衰减为原来的( A )。
《半导体物理学》期末考试试卷(A卷)-往届
赣 南 师 范 学 院2010–2011学年第一学期期末考试试卷（A 卷）开课学院：物电学院 课程名称：半导体物理学 考试形式：闭卷，所需时间：120分钟注意事项：1、教师出题时请勿超出边界虚线；2、学生答题前将密封线外的内容填写清楚，答题不得超出密封线；3、答题请用蓝、黑钢笔或圆珠笔。
一、填空题（共30分，每空1分）1、半导体中有 和 两种载流子，而金属中只有 一种载流子。
2、杂质原子进入材料体内有很多情况，常见的有两种，它们是 杂质和 杂质。
3、根据量子统计理论，服从泡利不相容原理的电子遵从费米统计率，对于能量为E 的一个量子态，被一个电子占据的概率为()f E ，表达式为 ，()f E 称为电子的费米分布函数，它是描写 的一个统计分布函数。
当0F E E k T ->>时，费米分布函数转化为()B f E ，表达式为 ，()B f E 称为电子的玻尔兹曼分布函数。
在0F E E k T ->>时，量子态被电子占据的概率很小，这正是玻尔兹曼分布函数适用的范围。
费米统计率与玻尔兹曼统计率的主要差别在于 ，而在0F E E k T ->>的条件下，该原理失去作用，因而两种统计的结果变成一样了。
4、在一定温度下，当没有光照时，一块n 型半导体中， 为多数载流子， 是少数载流子，电子和空穴的浓度分别为0n 和0p ，则0n 和0p 的关系为 ，当用g h E ν>>（该半导体禁带宽度）的光照射该半导体时，光子就能把价带电子激发到导带上去，此时会产生 ，使导带比平衡时多出一部分电子n ，价带比平衡时多出一部分空穴p ，n 和p 的关系为 ，这时把非平衡电子称为非平衡 载流子，而把非平衡空穴称为非平衡 载流子。
在一般小注入情况下，在半导体材料中，非平衡 载流子带来的影响可忽略，原因是 ，而非平衡 载流子却往往起着重要作用，原因是 。
5、非平衡载流子的复合，就复合的微观机构讲，大致可分为两种，直接复合和间接复合，直接复合是指 ，间接复合是指 。
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赣 南 师 范 学 院
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2010–2011学年第一学期期末考试参考答案（A 卷）
开课学院：物电学院 课程名称：半导体物理学 考试形式：闭卷，所需时间：120分钟
注意事项：1、教师出题时请勿超出边界虚线；
2、学生答题前将密封线外的内容填写清楚，答题不得超出密封线；
3、答题请用蓝、黑钢笔或圆珠笔。
一、填空题（共30分，每空1分） 1、 电子 空穴 电子 2、 替位式 间隙式 3、 01
()1exp()
F
f E E E k T
=
-+ 在热平衡状态下，电子在允许的量子态上如何分布
0()F E E k T
B f E e
--= 前者受泡利不相容原理的限制
4、 电子 空穴 00n p 电子-空穴对 n p = 多数 少数 多数 注入的非平衡多数载
流子浓度比平衡时的多数载流子浓度小得多 少数 注入的非平衡少数载流子浓度比
平衡时的少数载流子浓度大得多
5、 电子在导带和价带之间的直接跃迁，引起电子和空穴的直接复合 电子和空穴通过禁
带的能级（复合中心）进行复合 发射光子 发射声子 将能量给予其它载流子，增加它们的动能
6、 半导体表面非平衡载流子浓度比内部高
扩散 扩散 漂移 漂移
二、选择题（共10分，每题2分） 1、A 2、B 3、D 4、C 5、B 三、计算题（共60分）
一、1、解：（1）因为n p nq pq σμμ=+，又2
i np n =，所以
22i n p i n nq q n n σμμ=+≥=
根据不等式的性质，当且仅当n nq μ＝2
i p n q n
μ时，上式取等。
解得：1/2
(
)p i n
n n μμ=，即此时电导率σ最小。
相应地，此时21/2
()i n i
p
n p n n
μ
μ==
（
2）对本征Ge ：
13
19
2()
2.510 1.610
(19003800)2.2810(/)
i i n p n q S cm σμμ--=+ =⨯⨯⨯⨯+ =⨯
在最小电导率条件下：
min 1319((2(2.510)(1.610)/n p i n q n q n S cm σμμ--2=+ =2 =⨯⨯⨯⨯ =2.12⨯10()
（3）当材料的电导率等于本征电导率时，有：
00()n p i n p n q p q n q μ
μμμ+=+
即：2
00
()i n p i n p n n q q n q n μμμμ+=+
整理得:2
2
00()0n i n p i
p n n n n μμμμ-++=
解得:0n
n =
带入数据得：00()2i i n n n n ==舍或
赣南师范学院考试卷（ A 卷 ）
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∴1330 1.2510/2
i
n n cm =
=⨯ 2
13300
510/i n p cm n ==⨯
显然，此材料是p 型材料。
2、解：空穴扩散电流密度：()p p
d p
J qD dx
扩＝- 由题意，空穴线性分布，且在3μm 内浓度差为1015
cm -3
，则空穴的浓度梯度为：
153184
4
()10 3.310310d p x cm cm dx cm
---=-=-⨯⨯ 根据爱因斯坦关系式：0p
p D k T
q
μ=
0p p k T D q μ=
∴
002184192()0.026400/()( 3.310)3.410/()
p p p k T d p d p
J q k T q dx dx
eV cm V s cm C s cm μμ-⨯
⨯=-⨯⨯=-⨯⋅⨯-⨯=⨯⋅扩＝-
3、（1）已知 4.05eV χ=
n 型Si 的功函数为：0()s F n c F W E E E E E χχ=-=+=+- 室温下，杂质全部电离，则电子浓度00c F
E E k T
D c n N N e
--==
173
0193
10/ln 0.026ln 0.152.810/D c F C N cm E E k T eV eV N cm -=-=-⨯=⨯
∴() 4.050.15 4.20s c F W E E eV eV eV χ=+-=+=
（2）已知 4.18Al W eV =，所以Al s W W <，故二者接触形成反阻挡层。
5.20Au W eV =，则有Au s W W >，故Au 与n-Si 接触形成阻挡层。
4、（1）令D N +和A N -
表示电离施主和电离受主的浓度，则电中性方程为
00A D n N p N -++=+ （I ）
室温下，半导体处于过渡区，杂质已全部电离，153
510A A N N cm --==⨯，
1631.510D D N N cm +-==⨯，代入（I ）式整理得：
16300 1.010n p cm --=⨯ （II ）
又2
00i n p n = （III ），1031.510i n cm -=⨯ (IV)，联立（II ）、(III )、(IV)式可解得：
163
043
0 1.0102.210n cm
p cm
--⎧=⨯⎪⎨=⨯⎪⎩ 1100163153
1
103
*(
)()221.5105100.026()2 1.5100.35D D A
F i i i i
i i N N N E E k Tsh E k Tsh n n cm cm E eV sh cm E eV
-------=+=+⨯-⨯=+⨯⨯⨯=+
即此时费米能级在禁带中线上面0.35eV 处。
（2）电导率00n p n q p q σμμ=+ 由于0
0n p ，故可忽略空穴对电流的作用，即此时
01632191.0101000/ 1.6101.6/n
n q cm cm V s C S cm
σμ--==⨯⨯⋅⨯⨯= （3）T=600k 时，半导体处于本征激发区，本征激发开始起主要作用。
此时，杂质已全部电离，（II ）、(III)式仍然成立。
该温度下 153
610i n cm -=⨯ （V ）
联立（II ）、(III )、(V)式解得：
163
0153
0 1.3102.810n cm
p cm
--⎧=⨯⎪⎨=⨯⎪⎩。