半導體物理試卷及答案

《半導體物理》課程考試試卷（A）開課二級學院：，考試時間：年____月____日時考試形式：閉卷√、開卷□，允許帶計算器入場裝訂線考生姓名：學號：專業(yè)：班級：裝訂線題序一二三四五六七八總分得分評卷人一、選擇題（每小題2分，共10分）1、室溫下一硫化鎘樣品的可動載流子密度為，遷移率為，則此樣品的電導率是。A．16 B．17 C．18 D．2、一塊長的硅片，橫截面是，用于測量電子遷移率。已知摻雜濃度為，測得電阻值為，則其電子遷移率為。A．1450 B．550 C．780 D．13903、室溫下，費米分布函數(shù)在處的值為A．0 B．0.5 C．0.56 D．14、對某塊摻雜硅材料在整個溫度范疇內(nèi)測量霍爾系數(shù)，成果均為，則該材料的導電類型為A．N型 B．P型 C．本征 D．不擬定5、一種零偏壓下的PN結(jié)電容，每單位面積的耗盡層電容，硅的介電常數(shù)為，則耗盡層寬度是A． B． C． D．二、判斷題（每小題2分，共10分）1、載流子的擴散運動產(chǎn)生漂移電流。 （ ）2、簡并化半導體的重要特點是摻雜濃度很低。 （ ）3、SiC是寬帶隙的半導體材料。 （ ）4、弗侖克爾缺點是指空位和間隙原子成對出現(xiàn)的缺點。 （ ）5、對于窄禁帶半導體材料，熱電擊穿是重要的擊穿機制。 （ ）

三、填空題（每空2分，共10分）1、有效的陷阱中心能級在附近。2、一定溫度下，非簡并半導體的熱平衡載流子濃度的乘積=。3、最初測出載流子有效質(zhì)量的實驗名稱是。4、金屬半導體接觸可分為兩類，分別是和歐姆接觸。5、不含任何雜質(zhì)和缺點的抱負半導體稱為半導體。四、名詞解釋（每小題4分，共8分）1、耿氏效應2、準費米能級五、簡答題（每小題8分，共16分）1、解釋什么是深能級雜質(zhì)和淺能級雜質(zhì)？硅中摻入的硼屬于哪一種雜質(zhì)？硅中摻入的金屬于哪一種雜質(zhì)，起什么作用？2、簡述費米分布函數(shù)和玻爾茲曼分布函數(shù)的區(qū)別。

六、計算：（共12分）假設在PN結(jié)的兩側(cè)有相似和均勻的摻雜，，計算單位面積的非賠償施主離子的數(shù)量。裝裝訂線七、計算：（共18分）已知：室溫下，一塊P型硅樣品的電阻率為，電子遷移率為，空穴遷移率為，本征載流子濃度為。求：（1）電子和空穴的濃度；（2）用一束光照射樣品，可產(chǎn)生電子-空穴對，求電阻率的最大變化量。

八、作圖題（共16分）1、（共8分）某熱平衡狀態(tài)下的PN結(jié)如圖所示，灰色部分表達耗盡層寬度。（1）請畫出該PN結(jié)在熱平衡狀態(tài)下的能帶圖，標出、和。（2）請畫出該PN結(jié)在反向偏壓下的能帶圖，標出、和，并在上圖中畫出反向偏壓下PN結(jié)耗盡層寬度的變化。2、（共8分）畫出金屬與N型半導體接觸的平衡狀態(tài)能帶圖：（1）；（2）。

慣用的參數(shù)：可能會用到的公式：《半導體物理》課程試卷（A）參考答案及評分原則一、選擇題（10分）1、A； 2、D； 3、B； 4、A； 5、C評分：每小題2分二、判斷題（10分）1、×； 2、×； 3、√； 4、√； 5、√評分：每小題2分三、填空題（10分）1、（或費米能級）2、（或本征載流子濃度平方）3、回旋共振實驗4、肖特基接觸5、本征評分：每個空2分四、名詞解釋（每小題4分，共8分）1、在N型GaAs兩端加上電壓，當半導體內(nèi)電場超出時，半導體內(nèi)的電流以很高的頻率振蕩，頻率約為，此效應稱為耿氏效應。評分：得分要點：N型，1分；GaAs，1分；電場值對的，1分，振蕩頻率，1分。2、平衡態(tài)被破壞出現(xiàn)非平衡載流子，電子和空穴不再含有統(tǒng)一的費米能級，導帶和價帶的局部費米能級被稱為準費米能級。準費米能級偏離平衡位置的大小直接反映了系統(tǒng)不平衡的程度。評分：得分要點：非平衡載流子，1分；無統(tǒng)一的費米能級，1分；局部費米能級，1分；偏離程度，1分。五、簡答題（每小題8分，共16分）1、答：（1）受主能級距離價帶頂很遠，施主能級距離導帶底很遠的雜質(zhì)稱為深能級雜質(zhì)。（2分）（2）受主能級距離價帶頂很近，施主能級距離導帶底很近的雜質(zhì)稱為淺能級雜質(zhì)。（2分）（3）硅中的硼屬于淺能級雜質(zhì)。（2分）（4）硅中的金屬于深能級雜質(zhì)。（2分）2、答：（1）費米分布函數(shù)為。（2分）（2）玻爾茲曼分布函數(shù)為（電子）或（空穴）。（2分）（3）費米分布受泡利原理的限制，而玻爾茲曼分布沒有。當時，玻爾茲曼分布近似等于費米分布。（2分）（4）普通狀況下，計算能量比費米能級高以上的能態(tài)的占據(jù)幾率，能夠使用較為簡樸的玻爾茲曼分布。（2分）評分：每小題8分，具體得分要點見上。六、（12分）解： （3分） （3分） （3分） （3分）評分：僅公式對給2分，無單位扣1分，成果計算錯誤扣1分，下標不規(guī)范可不扣分。七、（18分）解：（1）P型硅，導電率為（2分）（3分）電子濃度為（3分）（2）當有光照存在時，空穴的濃度為（3分）光照產(chǎn)生的電子濃度也不能無視，因此，光照時總的導電率為（4分）電阻率（1分）因此，（2分）評分：僅公式對給2分，無單位扣1分，成果計算錯誤扣1分，下標不規(guī)范可不扣分。八、作圖題（每小題8分，共16分）1、（1）熱平衡時如左圖：（3分）；（2）反向偏壓時如右圖：（3分）反向偏壓下PN結(jié)耗盡層寬度向兩側(cè)延伸變寬，重要是在N側(cè)。（2分）評分：注意兩圖的對比，反偏時的能帶彎曲程度應加大；耗盡層變寬