2005半导体物理试题B参考和评分标准

二00四至二00五学年第一学期一、选择填空（含多项选择题）（18分）1、与半导体对比较，绝缘体的价带电子激发到导带所需的能量（半导体的大，B、比半导体的小，C、与半导体的相等。

A）；A、比2、室温下，半导体Si掺硼的浓度为1014cm-3，同时掺有浓度为1.1×1015cm-3的磷，则电子浓度约为（B），空穴浓度为（D），费米能级为（G）；将该半导体由室温度升至570K，则多子浓度约为（F），少子浓度为（F），费米能级为（I）。（已知：室温下，ni≈1.5×1010cm-3，570K时，ni≈2×1017cm-3）A、1014cm-3B、1015cm-3C、1.1×1015cm-3D、2.25×105cm-3E、1.2×1015cm-3F、2×1017cm-3G、高于EiH、低于EiI、等于Ei3、施主杂质电离后向半导体供给（B），受主杂质电离后向半导体供给（A），本征激发后向半导体供给（AB）；A、空穴，B、电子。4、对于必定的p型半导体资料，混淆浓度降低将以致禁带宽度（B（A）），本征流子浓度（B（C）），功函数（C）；A、增添，B、不变，C、减少。5、对于必定的n型半导体资料，温度一准时，减少混淆浓度，将以致（D）靠近Ei；A、Ec，B、Ev，C、Eg，D、EF。6、热均衡时，半导体中的电子浓度与空穴浓度之积为常数，它只与（CD）有关，而与（AB）没关；A、杂质浓度B、杂质种类C、禁带宽度，D、温度。7、表面态中性能级位于费米能级以上时，该表面态为（A）；A、施主态B、受主态C、电中性8、当施主能级ED与费米能级EF相等时，电离施主的浓度为施主浓度的（C）倍；A、1，B、1/2，C、1/3，D、1/4。9、最有效的复合中心能级地点在（D）周边；最有益圈套作用的能级地点在（C）周边，常有的是E圈套。A、EA，B、ED，C、EF，D、EiE、少子F、多子。10、载流子的扩散运动产生（C）电流，漂移运动产生（A）电流。A、漂移B、地道C、扩散11、MIS结构的表面发生强反型时，其表面的导电种类与体资料的（加混淆浓度，其开启电压将（C）。A、同样B、不一样C、增添D、减少

B），若增二、证明题：（8分）p型半导体的费米能级在n型半导体的费米能级之下。（8分）证明一：因为nn>np（或pp>pn）（2分）Ecn-EFk0TEcp-EFk0T即

Nc?e->Nc?e-（2分）（2分）

Ev-Evnk0TEv-Evnk0T（或

Nv?e>Nv?e，in?eEin-EFnk0T>ni?eEin-EFnk0T）对上边不等式两边同时求对数，即得

EFn>EFp（2分）

2证明二：对于p型半导体pp>ni（或ni>np）Ei-EFp即ni?ek0T>ni（2.5分）则有Ei<EFp（1分）同理对于n型半导体nn>ni（2.5分）可获得EFn<Ei（1分）所以EFn>EFp（1分）三、简答题1、以下图为中等混淆的Si的电阻率ρ随温度T的变化关系，解析其变化的原由。（3分）ρT答：设半导体为n型，有1ρ=nqμnAB：本征激发可忽视。温度高升，载流子浓度增添，杂质散射以致迁徙率也高升，故电阻率ρ随温度T高升低降；（分）BC：杂质全电离，以晶格振动散射为主。温度高升，载流子浓度基本不变。晶格振动散射以致迁徙率降落，故电阻率ρ随温度T高升上涨；（1分）

1CD：本征激发为主。晶格振动散射以致迁徙率降落，但载流子浓度高升很快，故电阻率ρ随温度T高升而降落；（1分）2、试简述杂质在半导体中的几种作用，并分别在能带图上标记出其在半导体中的作用过程。（4分）答：（1）使载流子浓度增添（即作为浅能级杂质起施主和受主，分别为半导体供给电子和空穴）（1分）使载流子浓度减少（即作为深能级杂质起复合中心和圈套，俘获载流子）（1分）aassaaa（2）0.5分0.5分0.5分3、画出p型衬底构成的MIS结构在高频、低频以及深耗尽兴况下的C-V特征曲线。（3分）V4、对上题三种状况下的C-V曲线进行比较解析。（3分）答：（1）低频：半导体表面进入强反型，C0；（1分）（2）高频：半导体表面的电荷变化跟不上外加电压信号的变化，耗尽层宽度达到最大值，半导体表面电容达到最大，故总电容达到最小；（1分）（3）深耗尽：脉冲信号变化太快，耗尽层不停展宽，以致半导体表面电容逐渐变小，故总电容愈来愈小。（1分）5、说明绝缘层中正电荷对n型衬底MIS结构的高频C-V特征曲线的影响。（3分）答：（1）向负偏压方向平挪动；（2分）（2）因为在半导体表面感觉负电荷所致（或平带电压公式）；6、分别画出n型半导体表面发生弱反型和强反型时的能带图。（4分）四、计算题1、（8分）室温下Ge中掺入锑的浓度为1015cm-3，设杂质全电离，且μ22n=3600cm/Vs，μp=1700cm/Vs，已知本征载流子浓度ni=2.5×1013cm-3，试求：（1）室温下电子和空穴浓度；（2）室温下该资料的电阻率。（计算时可能会用到的常数：q=1.6×10-19C，k0=1.38×10-23J/K，0=8.85×-12F/m0，ln10=2.3，ln2=0.69）解：（1）n0≈1015cm-3（1分）nip0=≈???????=6.25?1011(cm-3)n02（2分）（0.5分）（0.5分）1ρ==??????≈1.7(?Ωcm)（2）nqμn（2分）（0.5分）（0.5分）2、功率P=10mW的入射单色光（hv=2eV）射在n-GaAs样品上，设此中80%的光被样品汲取了以产生电子-空穴，问：（1）节余载流子的产生率是多少？（1eV=1.6×10-19J）（3分）（2）假如少子寿命为1×10-6s，问稳准时的节余电子与空穴各为多少？（3分）（3）设在t=t0时忽然关闭光，经过10-6s后还剩下的电子与空穴各为多少？（4分）P?80%16-3-1G==??????≈2.?510(c