半导体物理期末试卷2012文档格式.docx
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可能用到的物理常数:
电子电量q=1.602×
10-19C,真空介电常数ε0=8.854×
10-12F/m,室温(300K)的k0T=0.026eV,SiO2相对介电常数=3.9,NC=2.8×
1019cm-3,300K时,ni(GaAs)=1.1×
107cm-3.
一、多选题:
在括号中填入正确答案(共30分,共19题,每空1分)
1.受主是能增加(B)浓度的杂质原子,施主是能增加(A)浓度的杂质原子,
A、电子B、空穴
2.如果杂质在化合物半导体中既能作施主又能作受主的作用,则这种杂质称为(B)。
A、受主B、两性杂质C、施主
3.对于掺杂浓度为ND的非简并半导体,0K下,其电子浓度=(D);
在低温下,其电子浓度=(B);
在高温本征温度下,其电子浓度=(C);
A、NDB、nD+C、niD、0
4.对于宽带隙的半导体,激发电子从价带进入导带需要更(A)的能量,本征
温度区的起始温度更(A)。
A、高B.低
5.在一定温度下,非简并半导体的平衡载流子浓度的乘积(C)本征载流子浓度的平方。
该关系(D)于本征半导体,(D)于非本征半导体。
A、大于B、小于C、等于D、适用E、不适用
6.电子是(A),其有效质量为(D);
空穴是(B),其有效质量为(C)。
A、粒子B、准粒子C、负D、正E、0
7.p型半导体中的非平衡载流子特指(C),其空穴的准费米能级(I)电
子的准费米能级。
A、n0B、p0C、ΔnD、ΔpE、nF、p
G、高于H、等于I、小于
8.在室温下,低掺杂Si的载流子散射机制主要是(BD)。
A、压电散射B、电离杂质散射C.载流子-载流子散射D.晶格振动散射
9.Dμ=k0Tq适用于(B)半导体。
A、简并B、非简并
10.Ge和Si是(B)能隙半导体,(D)是主要的复合过程。
而GaAs是(A)
能隙半导体,(C)是主要的复合过程。
A、直接B、间接C、直接复合D、间接复合
11.在外加电场作用下,载流子的(C)运动是定向的。
在无外加电场时,载流子
的(B)运动是随机的。
A、扩散B、热C、漂移
12.p型半导体构成的MIS结构,若Wm>
Ws,假定绝缘层中无电荷时,其平带电压
(A)。
A、VFB>
0B、VFB<
0C、VFB=0
13.最有利于陷阱作用的能级位置在(C)附近,常见的是(E)的陷阱
A、EAB、EDC、EFD、EiE、少子F、多子
14.金属与n型半导体形成阻挡层,其功函数需满足(A),该结构正向电流的方向是(D)。
A、Wm>
WsB、Wm<
WsC、Wm=Ws
D、从金属到半导体E、从半导体到金属
二、简答题:
(共12分)
1.画出中等掺杂硅的电阻率随温度的变化情况。
(3分)命题人:
罗小蓉
2.n型半导体衬底形成的MIS结构,画出外加不同偏压下多子积累和反型二种状态的能带图。
画出理想的低频和高频电容-电压曲线。
解释平带电压(7分)
命题人:
白飞明,钟志亲
图略(各2分)
平带电压:
功函数或者绝缘层电荷等因素引起半导体内能带发生弯曲,为了恢复平带状态所需加的外加栅偏压。
或者使半导体内没有能带弯曲时所加的栅电压。
(1分)
3.写出至少两种测试载流子浓度的实验方法。
(2分)命题人:
可以采用四探针法、C-V测试以及霍耳效应来测试载流子浓度(写出两种即可);
(2分)
三、证明题:
证明n0×
p0=ni2。
(7分)
刘诺
证明:
因为n0=Nce-Ec-EFk0T(1分)
p0=Nve-EF-Evk0T(1分)
且Ec-Ev=Eg(1分)
所以n0×
p0=NcNve-Egk0T(1分)
对本征半导体n0=p0=ni(1分)
所以,ni2=n0×
p0=NcNve-Egk0T(1分)
故n0×
p0=ni2(1分)
四、计算题(36分)
1.Si与金属形成的肖特基势垒接触,反向饱和电流为I0=10-11A,若以测试得到的正向电流达到10-3A为器件开始导通。
(1)求正向导通电压值;
(4分)
每步各2分
(2)如果不加电压时半导体表面势为0.55V,耗尽区宽度为0.5μm,计算加5V反向电压时的耗尽区宽度;
每步各1分
2、施主浓度ND=1015cm-3的薄n型Si样品,寿命为1,室温下进行光照射,光被均匀吸收,电子-空穴对的产生率是。
已知:
,设杂质全电离,求:
(1)光照下样品的电导率;
(5分)
非平衡载流子浓度1分
电子浓度1分
空穴浓度1分
2分
(2)电子和空穴准费米能级EFn和EFp与平衡费米能级EF的距离,并在同一能带图标出EF,EFn和EFp;
答:
2分
Ec
作图3分EFn和EFp与EF各1分
EF
Ev
(3)若同时给该样品加10V/cm的电场,求通过样品的电流密度。
3、硅单晶作衬底制成MOS二极管,铝电极面积A=1.6×
10-7m2。
在150℃下进行负温度-偏压和正温度-偏压处理,测得C-V曲线如图2中a、b所示。
已知硅和铝的功函数分别为WS=4.3eV,Wm=4.2eV,硅的相对介电常数为3.9。
计算:
(1)说明AB段是积累、耗尽还是反型状态,衬底硅是n型还是p型(4分)
AB段是积累,N型。
(各2分)
(2)氧化层厚度d0(4分)
(3)氧化层中可动离子面密度Nm(4分)
每步各2分
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