半导体物理期末试卷2012.docx
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半导体期末试题
一
二
三
四
五
六
七
八
九
十
合计
复核人签名
得分
签名
得分
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、WmD、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：
白飞明，钟志亲
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）
命题人：
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；（4分）
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；（7分）
答：
2分
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。
（4分）
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）
答：
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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