2005半导体物理试题B参考答案和评分标准

二00四至二00五学年第一学期

一、选择填空（含多选题）（18分）

1、与半导体相比较，绝缘体的价带电子激发到导带所需的能量（ A ）；A、比半导体的大， B、比半导体的小，

C、与半导体的相等。

2、室温下，半导体Si掺硼的浓度为1014cm-3，同时掺有浓度为1.1×1015cm-3的磷，则电子浓度约为（ B ），空穴浓度为（ D），费米能级为（G）；将该半导体由室温度升至570K，则多子浓度约为（F），少子浓度为（F），费米能级为（I）。（已知：室温下，n i≈1.5×1010cm-3，570K时，n i≈2×1017cm-3）

A、1014cm-3

B、1015cm-3

C、1.1×1015cm-3

D、2.25×105cm-3

E、1.2×1015cm-3

F、2×1017cm-3

G、高于E i H、低于E i I、等于E i

3、施主杂质电离后向半导体提供（ B ），受主杂质电离后向半导体提供（ A ），本征激发后向半导体提供（ A B ）；

A、空穴，

B、电子。

4、对于一定的p型半导体材料，掺杂浓度降低将导致禁带宽度（B （A）），本征流子浓度（B（C）），功函数（ C ）；

A、增加，

B、不变，

C、减少。

5、对于一定的n型半导体材料，温度一定时，减少掺杂浓度，将导致（ D ）靠近E i；

A、E c，

B、E v，

C、E g，

D、E F。

6、热平衡时，半导体中的电子浓度与空穴浓度之积为常数，它只与（ C D ）有关，而与（A B ）无关；

A、杂质浓度

B、杂质类型

C、禁带宽度，

D、温度。

7、表面态中性能级位于费米能级以上时，该表面态为（A）；

A、施主态

B、受主态

C、电中性

8、当施主能级E D与费米能级E F相等时，电离施主的浓度为施主浓度的（ C ）倍；A、1， B、1/2， C、1/3， D、1/4。

9、最有效的复合中心能级位置在（D）附近；最有利陷阱作用的能级位置在（C）附近，常见的是E陷阱。

A、E A，

B、E D，

C、E F，

D、E i

E、少子

F、多子。

10、载流子的扩散运动产生（C）电流，漂移运动产生（A）电流。

A、漂移

B、隧道

C、扩散

11、MIS结构的表面发生强反型时，其表面的导电类型与体材料的（B），若增加掺杂浓度，其开启电压将（C）。

A、相同

B、不同

C、增加

D、减少

二、证明题：（8分）

p型半导体的费米能级在n型半导体的费米能级之下。（8分）

证明一：由于n n>n p（或p p>p n）（2分）

即

T

k

E

E

T

k

E

E F

cp

F

cn

e

Nc

e

Nc0

-

-

-

-

⋅

>

⋅

（2分）（2分）

（或

T

k

E

E

T

k

E

E vn

v

vn

v

e

Nv

e

Nv0

-

-

⋅

>

⋅，T k

Fn

E

in

E

Fn

in

e

n

e

n

i

T

k

E

E

i

-

⋅

>

⋅

-

）对上面不等式两边同时求对数，即得E Fn> E Fp （2分）

证明二： 对于p 型半导体 p p >n i （或n i > n p ）

即 i T k E E i n e n Fp

i >⋅-0 （2.5分）

则有 Fp i E E < （1分）

同理 对于n 型半导体 n n >n i （2.5分）

可得到 i Fn E E < （1分）

因此 E Fn > E Fp （1分）

三、简答题

1、下图为中等掺杂的Si 的电阻率ρ随温度T 的变化关系，分析其变化的原因。（3分）

ρ

T 答： 设半导体为n 型，有 n nq μρ1= AB ：本征激发可忽略。温度升高，载流子浓度增加，杂质散射导致迁移率也升高，故电阻率ρ随温度T 升高下降；（1分）

BC ：杂质全电离，以晶格振动散射为主。温度升高，载流子浓度基本不变。晶

格振动散射导致迁移率下降，故电阻率ρ随温度T 升高上升；（1分）

CD ：本征激发为主。晶格振动散射导致迁移率下降，但载流子浓度升高很快，

故电阻率ρ随温度T 升高而下降；（1分）

2、试简述杂质在半导体中的几种作用，并分别在能带图上标志出其在半导体中的作用过程。（4分）

答：（1）使载流子浓度增加（即作为浅能级杂质起施主和受主，分别为半导体提供电子和空穴） （1分）使载流子浓度减少（即作为深能级杂质起复合中心和陷阱，俘获载流子） （1分）aassaaa