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[工学]2005 至 2010学 年 半导体期末试题本科生
二 0 0 五 至 二 0 0六学 年 第 一 学期
一、选择填空(含多选题)(18分)
1、重空穴是指( C )
A、质量较大的原子组成的半导体中的空穴
B、价带顶附近曲率较大的等能面上的空穴
C、价带顶附近曲率较小的等能面上的空穴
D、自旋-轨道耦合分裂出来的能带上的空穴
2、硅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
3、电子在晶体中的共有化运动指的是电子在晶体( C )。
A、各处出现的几率相同 B、各处的相位相同
C、各元胞对应点出现的几率相同 D、各元胞对应点的相位相同
4、本征半导体是指( A )的半导体。
A、不含杂质与缺陷; B、电子密度与空穴密度相等;
C、电阻率最高; C、电子密度与本征载流子密度相等。
5、简并半导体是指( A )的半导体
A、(EC-EF)或(EF-EV)≤0 B、(EC-EF)或(EF-EV)≥0
C、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
6、当Au掺入Si中时,它引入的杂质能级是( A )能级,在半导体中起的是( C )的作用;当B掺入Si中时,它引入的杂质能级是( B )能级,在半导体中起的是( D )的作用。
A、施主 B、受主 C、深 D、浅
7、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
8、3个硅样品的掺杂情况如下:
甲.含镓1×1017cm-3;乙.含硼和磷各1×1017cm-3;丙.含铝1×1015cm-3
这三种样品在室温下的费米能级由低到高(以EV为基准)的顺序是( B )A.甲乙丙; B.甲丙乙; C.乙丙甲; D.丙甲乙
9、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;
10、公式中的是载流子的( C )。
A、散射时间;B 、寿命;C、平均自由时间; D、扩散系数。
11、对大注入下的直接复合,非子寿命与平衡载流子浓度( A )
A. 无关; B. 成正比; C. 成反比; D. 的平方成反比
12、欧姆接触是指( D )的金属-半导体接触。
A、Wms=0;B、Wms<0;C、D、
证明:由于掺杂浓度不均匀,电离后空穴浓度也不均匀,形成扩散电流:,空穴向右扩散的结果,使得左边带负电,右边带正电,形成反x方向的自建电场E, 产生漂移电流:,稳定时两者之和为零,即:,而,有电场存在时,在各处产生附加势能-qV(x),使得能带发生倾斜。在x处的价带顶为:EV(x)=EV-qV(x),则x处的空穴浓度为:则:
故:,
三、简答题(28分)
试说明浅能级杂质和深能级杂质的物理意义及特点?(4分)
答:物理意义:在纯净的半导体中,掺入少量的其它元素杂质,对半导体的性能影响很大。由于杂质的存在,使得该处的周期性势场受到扰乱,因而杂质的电子不能处于正常的导带或价带中,而是在禁带中引入分裂能级,即杂质能级。根据杂质能级在禁带中的位置不同,分为深能级杂质和浅能级杂质。又根据杂质电离后施放的电子还是空穴,分为施主和受主两类。(2分)
特点:对于浅能级杂质,施主或受主能级离导带底或价带顶很近,电离能很小,在常温下,杂质基本全部电离,使得导带或价带增加电子或空穴,它的重要作用是改变半导体的导电类型和调节半导体的导电能力。对于深能级杂质,能级较深,电离能很大,对半导体的载流子浓度和导电类型没有显著的影响,但能提供有效的复合中心,可用于高速开关器件。(2分)
什么样的金半接触具有整流效应(考虑在n型和p型的情况)?(5分)
答:能形成阻挡层的金半接触才具有整流效应。(1分)
即金属和n型半导体接触时,若金属的功函数大于半导体的功函数,在半导体表面形成一个正的空间电荷区能带向上弯,是电子的势垒区,电子浓度比体内小得多,是个高阻区;(2分)
或者金属和p半导体接触时,若金属的功函数小半导体的功函数,在半导体表面形成负的空间电荷区,能带向下弯,是空穴的势垒区,空穴浓度比体内小得多,也是个高阻区。这样的接触具有整流效应。(2分)
3、什么是扩散长度、牵引长度?它们各由哪些因素决定?(4分)
答:扩散长度指的是非平衡载流子在复合
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