微电子研究所研究生入学考试试题

1北京理工大学硕士研究生入学考试试题集谢君堂编信息与电子学院2009-6-302北 京 理 工 大 学 总号：032（原北京工业学院） 分号：0506一九九九年研究生入学考试半导体物理学 试题请统考考生答（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）（8）（10）（12）十题；请单独考生答（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）（9）（11）（13）十题。（1）（12 分）解释下列名词：a.直接跃迁与间接跃迁；b.直接复合与间接复合；c.费米能级 与准费米能 级（2）（12 分）说明以下几种效应及其物理机制，并说出其可能的应用：a.霍耳效应；b.光生伏特效应；c.压阻效应 。（3）（8 分）请按照你的看法，写出半导体能带的主要特征是什么？（4）（8 分）请你根据对载流子产生与复合过程的分析，得出在热平衡条件下，两种载流子浓度的乘积 等于恒量（不需要通过对载流pn0子浓度的计算）。第 1 页 共 3 页3北 京 理 工 大 学 总号：032（原北京工业学院） 分号：0506一九九九年研究生入学考试半导体物理学 试题（5）（9 分）什么是 P-N 结的雪崩击穿现象，请说明形成击穿的物理机制（6）（9 分）请画出以 N 型半导体为衬底的 MIS 结构，在不同栅压下的表面能带的形状与电荷的分布，同时给予 简要的说明。（7）（10 分）推导出 P-N 结的接触电势差的表示式。（8）（10 分）请设计一个使用半导体的利用太阳能致冷的电器，要求画出原理图，不要求设计细节。（9）（10 分）请利用温差电效应和帕尔贴效应构想一个既可加温又可致冷的电器。（10）（10 分）如果给你一块半导体样品，请你判断其导电类型，你采用什么办法？请说明你采用的方法的原理和实验的具体做法。（11）（10 分）请详细说明如何利用光电导的衰减测量少子的寿命（要求说明原理、仪器和测量方法）（12）（12 分）室温条件下考虑一个 N 型锗样品，施主浓度，样品截面积为 ，长为 1，电子和空穴的寿cmND3140cm20第 2 页 共 3 页4北 京 理 工 大 学 总号：032（原北京工业学院） 分号：0506一九九九年研究生入学考试半导体物理学 试题命均为 100s。假定样品被光照射，且光被均匀地吸收，电子空穴对产生率为 ，已知室温下 ，Sgcm3170cmni 310.2， ， 计算该半导体样sn239sp290q96品有光照时的电阻率和电阻。（13）（12 分）考虑室温下的两个硅样品，分别掺入浓度为 N1和 N2的硼杂质。已知室温下硅的本征载流子浓度为 ，而且有 N1N2ni。问：nia.哪个样口的少子浓度低？b.哪个样品的 费米能级 离价带顶近？EFc.如果再掺 入少量的磷（ 设磷的浓度为 N3，且 N3 N2），两样品的费米能级 又如何变化？F以上问题均应通过公式计算得出结论。5北京理工大学 200年硕士研究生入学考 试试题科目代码： 科目名称： 分号： 试题答案必须书写在答题纸上，在试题和草稿纸上答题无效， 试题上不准填写准考 证号和姓名。请统考考生答：一、二、三、四、五、六、七、八、九、十、十二题。请单独考试考生答：一、二、三、四、五、六、七、八、九题；十、十一题中任选一题；十二、十三题中任选一题。解释名词（共分，每小 题分）载流子陷阱结的热电击穿欧姆接触同型异质结与反型异质结二 （分）金属一半 导体接触能否实现少子注入，为什么？三 （分）光 电导效应的增强常用光电导增益因子来表示。如光敏电阻外加电压为，电子迁移率为 ，电极间距离为 ，请据此导出光n电导增益因子的表达式。四 （分）半 导体中载流子在运动过程中为什么会遭到散射？半导体中的主要散射机构有哪些？6第 1 页 共 3 页北京理工大学 200年硕士研究生入学考 试试题科目代码： 科目名称： 分号： 试题答案必须书写在答题纸上，在试题和草稿纸上答题无效， 试题上不准填写准考 证号和姓名。五 （分）为 了缩短半导体中的少数载流子寿命，可以采用哪些手段？简要说明采用这些手段的原因。六 （分）为 了降低结的势垒电容，可以采用哪些手段？简要说明采用这些手段的原因。七 （分）肖特基二极管不同于结二极管的主要特点是什么？八 （分）以型硅 为例，说明强电离时半导体中的杂质电离程度 与哪些因素有关？九 （分）画出典型的型半 导体 结构的特性曲线，并简要说明。十 （分）对一个没有任何标识的二极管，如何通过实验判断其中的结 是冶金 结还是扩 散结。 （方法任选，要求对所选用的方法做出具体的说明，即方法的依据，所用的仪器设备和实验步骤）第 2 页 共 3 页北京理工大学 200年硕士研究生入学考 试试题7科目代码： 科目名称： 分号： 试题答案必须书写在答题纸上，在试题和草稿纸上答题无效， 试题上不准填写准考 证号和姓名。十一 （分）如何利用结来测量温度？请设想一种方案。十二 （分）证明：在一定的简化条件下，结的势垒区复合电流r可表示为TqVqkXnJDir20exp其中，为势垒区宽度， 为载流子寿命。十三 （分）证明： 结单位面积上的微分 扩散电容为TqVkLpnqnp002ex其中，n 与p 分别为电子与空穴的扩散长度。第 3 页 共 3 页北京理工大学 2001 年硕士研究生入学考试试题8科目代码：413 科目名称：半导体物理学 分号：05 03试题答案必须书写在答题纸上，在试题和草稿纸上答题无效， 试题上不准填写准考 证号和姓名。解释名词（共 12 分，每小 题 3 分）1有效质量 2.准费米能级 3.状态密度 4.载流子迁移率二回答问题（共 32 分，每小题 4 分）1.绝缘体、半导体、 导体的能带结构有何区别？2辐射复合、非 辐射复合、俄歇复合有何区别？3直接跃迁与间接跃迁的区别？4P-N 结的击穿有几种？请分别说明它们的机制。5.P-N 结的电容效应有几种？解 释它们的物理成因。6什么是简并半导体？在什么情况下发生简并化？7半导体的载流子运动有几种方式？如何定量描述它们？8载流子浓度随温度的增加是增大还是减少？为什么？三写出下面列出的常用公式，并写出所用符号代表的物理意义。 （共10 分，每小题 2 分）1热平衡状态下，半 导体中两种载流子的乘积。2非平衡载流子浓度随时间的衰减公式。3P-N 结的 I-V 关系。第 1 页 共 3 页北京理工大学 2001 年硕士研究生入学考试试题9科目代码：413 科目名称：半导体物理学 分号：05 03试题答案必须书写在答题纸上，在试题和草稿纸上答题无效， 试题上不准填写准考 证号和姓名。4一种载流子的霍耳系数。5半导体电导率的一般表达式。四选择题（共 6 分，每小题 2 分）1室温下，硅中本征载流子浓度的数量级大致是（ ）A B. C.cm350c310cm3202.在硅中,电子漂移速度的上限为( )A. B. C.sc16scm7 sc83.在硅中,硼杂质的电离能大致是( ).A.0.45ev B.0.045e v C.4.5ev D.45ev五( 分) 已知：硅半导 体材料中施主杂质浓 度为 cm3150求：在时的位置当施主杂质电离能为ev, T=300K 时，施主能级上的浓度。六 （分）室温下，型硅中掺入的施主杂质浓度 ，cND3160在光的照射下产生了非平衡载流子，其浓度为 n=p= 。m4求此情况下， 电子与空穴的准费米能级的位置，并与没有光照时的费米能级比较。七 （分）掺杂浓 度为 的硅半导体中，少子寿命为cmND3160第 2 页 共 3 页北京理工大学 2001 年硕士研究生入学考试试题10科目代码：413 科目名称：半导体物理学 分号：05 03试题答案必须书写在答题纸上，在试题和草稿纸上答题无效， 试题上不准填写准考 证号和姓名。秒，当中由于电场 的抽取作用（如在反向偏 压下结附近的106空间电荷区中）少子被全部清除，求此情况下电子空穴对的产生率。八 （分）一硅 样品，掺入的硼浓度为 ，同时掺入的砷浓cm3140度为 。cm3150在室温下此样品是型还是型？当时的多子及少子 浓度？当温度升高到时，此半导体样品是型还是型？九 （分）设 型硅受主浓度 ，氧化 层厚度