2010《半导体物理》期中试题解答概述.ppt

微电子与固体电子学院 《半导体物理》 期中试题解答 一、填空题 纯净半导体的霍尔系数 小 于0。若一种半导体材料的霍尔系数等于0，则该材料的极性是 P 型。 电子在各能量状态上的分布服从 费米分布 的半导体称为简并半导体，可以采用 波尔兹曼分布 近似描述的半导体称为非简并半导体。 室温下本征Si的掺入杂质P后，费米能级向 导带 / Ec 移动，若进一步升高温度，费米能级向 Ei /本征费米能级 / 禁带中心能级 /价带 移动。 半导体回旋共振实验用来测量载流子的 有效质量 。 重掺杂通常会使半导体的禁带宽度变 窄 。 金掺入半导体Si中是一种 深能级 杂质。 7.电子在晶体中的共有化运动指的是电子在晶体各元胞对应点出现的几率相同 的几率相同。 8. 硅的晶体结构和能带结构分别是 金刚石 型和 间接带隙型。 二、选择题 在常温下，将浓度为1014/cm3 的As 掺入Si半导体中，该半导体中起主要散射作用的是 C 。 杂质散射 光学波散射 声学波散射 多能谷散射 下列哪个参数不能由霍尔效应实验确定 C 。 迁移率 载流子浓度 有效质量m* 半导体极性 重空穴指的是 D 。 质量较大的原子组成的半导体中的空穴 比电子质量大的空穴 价带顶附近曲率较大的等能面上的空穴 价带顶附近曲率较小的等能面上的空穴 半导体中载流子迁移率的大小主要决定于 B 。 复合机构 散射机构 能带结构 晶体结构 若某材料电阻率随温度升高而单调下降，该材料是 A 。 本征半导体 杂质半导体 金属 杂质化合物半导体 6．以长声学波为主要散射机构时，电子的迁移率μn 与温度的 B 。 A. 平方成正比 B. 3/2次方成反比 C. 平方成反比 D. 1/2次方成正比 7. 公式 中的 A、散射时间； B 、寿命； C、平均自由时间； D、扩散系数。 是载流子的 C 。 8. 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Ei； A、Ec; B、Ev; C、Eg; D、EF。 9. 当施主能级ED与费米能级EF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. 10. 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-3 三、设半导体有两个价带，带顶均在k=0处且能量相等，带顶空穴有效质量有以下关系： ，试定性画出两者的E-k关系图。 E k E1：重空穴 E2：轻空穴 四、分析化合物半导体PbS中S的间隙原子是形成施主还是受主？ S2- Pb S S Pb S Pb2+ S Pb S2- S的间隙原子由于电负性大，容易获取电子，形成负电中心，充当受主 五、 1）计算下面两种材料在室温下的载流子浓度： （1）掺入密度为1014/cm3 B的锗材料； （2）掺入密度为1014/cm3 B的硅材料。2）制作一种p-n结需要一种P型材料，工作温度是室温（300K）, 试判断上面两种材料中哪一种适用，并说明理由。（在室温下，硅：ni=1.5×1010/cm3 锗：ni=2.4×1013/cm3） 解： 1）掺入锗： ni/NA= 24%，故该P型材料处于过渡区 掺入硅： niNA，故该P型材料处于饱和电离区 2）半导体器件的稳定工作区应位于其饱和电离区，以保证其载流子浓度稳定，因此应选用掺杂的Si材料 六、简述N型半导体载流子浓度、费米能级随温度变化的规律，并绘出示意图，在图中标明所处温区。 ND 0 ni T n0 弱电离区 强电离区 过渡区 本征区 N型半导体载流子浓度(多子n)随温度的变化情况 EC ED Ei T EF 弱电离区 强电离区 过渡区 本征区 N型半导体费米能级随温度的变化情况 七、室温下，在元素半导体Si中掺入1016/cm3 P后，半导体为哪种极性半导体？P元素是施主还是受主？此时半导体的多数载流子和少数载流子分别是什么？浓度分别是多少？(室温下，Si的ni =1.5×1010/cm3)。 半导体为N型半导体； P元素是施主； 多子是电子，空穴是少子； 室温下， ND=1016/cm3 ni=1.5×1010/cm3 半导体处于饱和电离区 八、试论证非简并半导体在热平衡时载流子浓度