中山大学半导体物理2010级其中考试试卷-标准答案.doc

中山大学考试试卷 ( 期中卷 A ) 课程名称: 半导体物理 教师： 陈弟虎 考试时间: 第 13 周星期 ( 11 月 30 日) 题号 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 总分 得分 评分人 填空题（每题3分、共30分） 1． 在能带顶电子的有效质量是 负 的，而空穴的有效质量是 正 的。 2． 在半导体中，杂质所形成的电子态一般都是位于 禁 带中； 当半导体在电场的作用下，其能带必然发生 变化或顷斜 。 3． 在掺杂半导体中，载流子浓度主要取决于 杂质浓度 和 温度 两种因素。在强电离区，载流子浓度为 有效杂质浓度。杂质浓度 ，而在高温本征区，载流子浓度为 本征载流子浓度 。 4． 在半导体中，导带电子和价带空穴遵从玻尔兹曼分布或费米分布。其简并化条件为：当EF非常接近或进入导带（价带）时，称为 简并 半导体，载流子浓度服从 费米 分布；而当EC-EF 》kT 或EF-EV 》kT时，称为 非简并 半导体，载流子浓度服从 玻尔兹曼 分布。 5．根据费米能级的位置填写下面空白（大于、等于或小于） (a) np ni2 (b) np = ni2 (c) np ni2 6．在热平衡条件下，温度T大于0K，电子能量位于费米能级时，电子态的占有几率是 1/2 。若EF位于EC，试计算状态在EC+kT时发现电子的几率为 (1+e)-1 。在EC+kT时，若状态被占据的几率等于状态未被占据的几率。此时 学 院： 理工学院 学 院： 理工学院 专 业： 学 号： 姓 名： 装 订 线 费米能级位于何处 FF =EC+kT ？ 7．导出能量在Ec和Ec+gkT之间时，g是任意常数，导带上的有效状态总数（状态数/cm3）的表达式为 (8?V/3)?[(2m*n?kT/h3)]3/2 。 8．在半导体导带底之上能量为E=EC+k0T的电子状态被电子占据的几率为e-10, 则该半导体材料内费米能级的位置为 B ： EF=EC， （B）EC-EF=9k0T, (C) EC-EF=10k0T (D)EF=EC+k0T 9．在保持300K温度时，硅器件显示出如下能带图，使用该能带图回答下列问题： (数值计算取ni=1010/cm3, k0T=0.0259eV) （6分） 半导体处于平衡态吗？（ A ） （A）平衡 （B）不平衡 （C）不能确定 （2） 半导体在何处是简并的？（ C ） （A）在靠近?=0处 （B）在 （C）在靠近x=L处 （D）任何地方都不是 （3）在x=x2处，p=？ （ B ） (A)7.63?106/cm3 (B)1.35?1013/cm3 (C)1010/cm3 (D)1.72?1016/cm3 （4）流过x=x1处，电子的电流密度Jn为 （ A ） （A）0 （B） （C） （D） （5） 流过x=x1处，空穴的漂移电流密度JEp为： （ B ） （A）0 （B） （C） （D） 二、论述题：(30分，每题15分) 1．一维晶格能量E与波矢k的关系如图所示。分别讨论下列问题： （1）假设电子能谱和自由电子一样，写出与简约 波 矢k=1/4a对应的A（第I能带），B (第II能带)和 C (第III能带)三点处的能量E。 （2） 在k=0处，图中哪个能带上的电子有效质量最小？ （3）在k=0处，第II能带上空穴的有效质量|mp*|比第III能带上 的电子有效质量|mn*|大还是小？ （4）当k为何值时，能带I和能带II之间，能带II和能带III之间发生跃迁需要的能量最小？ [