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半导体物理试题

一、单项选择题（每题3分，共30分）。

1.本征半导体中，电子浓度（）空穴浓度。

A.大于B.小于C.等于D.不确定。

2.硅的禁带宽度约为（）eV。

A.0.72B.1.12C.1.42D.3.4.

3.对于N型半导体，其多数载流子是（）。

A.电子B.空穴C.离子D.光子。

4.半导体的电导率与（）无关。

A.载流子浓度B.载流子迁移率C.温度D.半导体的形状。

5.当PN结处于正向偏置时，（）。

A.耗尽层变宽，电流增大B.耗尽层变窄，电流增大。

C.耗尽层变宽，电流减小D.耗尽层变窄，电流减小。

6.下列哪种杂质是硅的受主杂质（）。

A.磷B.硼C.砷D.锑。

7.热平衡状态下，半导体中载流子的产生和复合（）。

A.停止B.产生大于复合C.复合大于产生D.动态平衡。

8.金属与半导体接触形成的肖特基势垒高度取决于（）。

A.金属的功函数B.半导体的功函数。

C.金属和半导体的功函数D.接触面积。

9.半导体中，电子的有效质量（）其静止质量。

A.大于B.小于C.等于D.可能大于、小于或等于。

10.在一定温度下，本征半导体的载流子浓度随禁带宽度的增大而（）。

A.增大B.减小C.不变D.先增大后减小。

二、填空题（每题2分，共20分）。

1.半导体的主要特性有__________、__________、__________。

2.杂质半导体分为__________型半导体和__________型半导体。

3.PN结的特性主要表现为__________。

4.半导体中载流子的散射机制主要有__________散射和__________散射。

5.费米能级是量子态基本上被电子占据或基本上空着的一个__________。

6.电子的迁移率反映了电子在电场作用下__________的能力。

7.对于硅材料，在室温下，本征载流子浓度n_i约为__________cm^-3。

8.金属半导体接触形成整流接触时，其接触电势差φ_ms与金属和半导体的功函数关系为φ_ms=__________。

9.半导体的光电效应是指半导体在受到__________照射时，其电学性质发生变化的现象。

10.施主杂质电离后向半导体提供__________。

三、简答题（每题10分，共30分）。

1.简述本征半导体的导电机制。

2.解释PN结的单向导电性。

3.说明影响半导体载流子迁移率的主要因素。

四、计算题（每题10分，共10分）。

已知硅在室温下的本征载流子浓度n_i=1.5×10^10cm^-3，在某一掺杂情况下，电子浓度n=1.5×10^16cm^-3，求此时空穴浓度p。并说明该半导体是N型还是P型半导体。

答案及解析。

一、单项选择题。

1.答案：C。

解析：本征半导体是纯净的半导体，其中电子和空穴是成对产生的，所以电子浓度等于空穴浓度。

2.答案：B。

解析：硅的禁带宽度约为1.12eV，锗的禁带宽度约为0.72eV，GaAs的禁带宽度约为1.42eV，金刚石禁带宽度约为3.4eV。

3.答案：A。

解析：N型半导体是在本征半导体中掺入五价杂质元素形成的，五价杂质原子提供电子，所以多数载流子是电子。

4.答案：D。

解析：半导体的电导率σ=q(nμ_n+pμ_p)，其中q是电子电荷量，n和p分别是电子和空穴浓度，μ_n和μ_p分别是电子和空穴迁移率，电导率与半导体形状无关。

5.答案：B。

解析：PN结正向偏置时，外电场与内电场方向相反，耗尽层变窄，多子扩散运动增强，电流增大。

6.答案：B。

解析：硼是三价元素，在硅中接受电子，是受主杂质；磷、砷、锑是五价元素，在硅中提供电子，是施主杂质。

7.答案：D。

解析：热平衡状态下，半导体中载流子的产生和复合处于动态平衡，载流子浓度保持不变。

8.答案：C。

解析：金属与半导体接触形成肖特基势垒高度取决于金属和半导体的功函数之差。

9.答案：D。

解析：电子的有效质量与晶体结构和电子所处的能带有关，可能大于、小于或等于其静止质量。

10.答案：B。

解析：本征半导体载流子浓度n_i=√(N_cN_v)e^-(E_g)/(2k_0T)，其中E_g是禁带宽度，在一定温度下，n_i随E_g增大而减小。

二、填空题。

1.