电子科技大学2009半导体物理期末考试试卷B试题答案

经典word整理文档，仅参考，双击此处可删除页眉页脚。本资料属于网络整理，如有侵权，请联系删除，谢谢！学院姓名学号任课老师选课号/座位号………密………封………线………以………内………答………题………无………效……电子科技大学二零九至二零一零学年第一学期期末考试B卷（年日5分一二三四五六七八九十得分一、填空题:（共16分，每空1分）1.简并半导体一般是重电离杂质对载流子的散射作用不可忽略。2.处在饱和电离区的N型Si下降/减小率会上升/增大。3.电子陷阱存在于4.随温度的增加，P型半导体的霍尔系数的符号由正变为负5.在半导体中同时掺入施主杂质和受主杂质，它们具有杂质补偿的作用，在制空穴型半导体中。。造各种半导体器件时，往往利用这种作用改变半导体的导电性能。6.ZnO是一种宽禁带半导体，真空制备过程中通常会导致材料缺氧形成氧空位，存在氧空位的ZnO半导体为N/电子型半导体。7.相对Si而言，InSb是制作霍尔器件的较好材料，是因为其电子迁移率较高/大。8.掺金工艺通常用于制造高频器件。金掺入半导体Si中是一种杂质，通常起复合中心的作用，使得载流子寿命减小。有效质量10.某N型Si半导体的功函数W是4.3eV，金属Al的功函数W是4.2，该半导深能级9.Sm第1页共9页学院姓名学号任课老师选课号/座位号………密………封………线………以………内………答………题………无………效……体和金属接触时的界面将会形成反阻挡层接触/欧姆接触。11.有效复合中心的能级位置靠近禁带中心能级/本征费米能级/Ei。12.MIS结构中半导体表面处于临界强反型时，表面少子浓度等于内部多子浓度，表面反型少子的导电能力已经足够强，称此时金属板上所加电压为开启电压/阈值电压。13.金属和n型半导体接触形成肖特基势垒，若外加正向偏压于金属，则半导体表面电子势垒高度将降低，空间电荷区宽度将相应地（减少/变窄/得分二、选择题（共15分，每题1分）1.如果对半导体进行重掺杂，会出现的现象是D。A.禁带变宽B.少子迁移率增大C.多子浓度减小D.简并化2.已知室温下Si的本征载流子浓度为n1.510cmSi半导体103i中电子浓度n1.5，空穴浓度为p1.510cm，则该半导体3123A。A.存在小注入的非平衡载流子B.存在大注入的非平衡载流子C.处于热平衡态D.是简并半导体3.下面说法错误的是D。A.若半导体导带中发现电子的几率为0，则该半导体必定处于绝对零度B.计算简并半导体载流子浓度时不能用波尔兹曼统计代替费米统计C.处于低温弱电离区的半导体，其迁移率和电导率都随温度升高而增大D.半导体中，导带电子都处于导带底E能级位置c4.下面说法正确的是D。A.空穴是一种真实存在的微观粒子B.MIS结构电容可等效为绝缘层电容与半导体表面电容的的并联C.稳态和热平衡态的物理含义是一样的第2页共9页学院姓名学号任课老师选课号/座位号………密………封………线………以………内………答………题………无………效……D.同一种半导体材料中，电子迁移率比空穴迁移率高5.空间实验室中失重状态下生长的GaAs与地面生长的GaAs相比，载流子迁移率要高，这是因为B。A.无杂质污染B.晶体生长更完整C.化学配比更合理D.宇宙射线的照射作用6.半导体中少数载流子寿命的大小主要决定于A。A.复合机构B.散射机构C.禁带宽度D.晶体结构7.若某材料电阻率随温度升高而单调下降，该材料是A。A.本征半导体B.杂质半导体C.金属导体D.简并半导体8.对于只含一种杂质的非简并ｐ型半导体，费米能级随温度上升而D。A.上升B.下降C.不变D.经过一极值后趋近Ei9.GaAs具有微分负电导现象，原因在于在强电场作用下，A。A.载流子发生能谷间散射B.载流子迁移率增大C.载流子寿命变大D.载流子浓度变小10.以下4种不同掺杂情况的N型Ge半导体中，室温下电子迁移率由大到小的顺序是C。a)掺入浓度10cm的P原子；14-3b)掺入浓度10cm的P原子；15-3c)掺入浓度2×10cm的P原子，浓度为10cm的B原子；14-314-3d)掺入浓度3×10cm的P原子，浓度为2×10cm的B原子。15-315-3A.abcdB.bcdaC.acbd第3页共9页学院姓名学号任课老师选课号/座位号………密………封………线………以………内………答………题………无………效……D.dcba11.以下4种Si半导体，室温下功函数由大到小的顺序是a)掺入浓度10cm的B原子；C。16-3b)掺入浓度10cm的P原子；16-3c)掺入浓度10cm的P原子，浓度为10cm的B原子；16-315-3d)纯净硅。A.abcdB.cdbaC.adcbD.dabc12.以下4种不同掺杂情况的半导体，热平衡时室温下少子浓度最高的是A.掺入浓度10cmP原子的Si半导体；D。15-3B.掺入浓度10cmB原子的Si半导体；14-3C.掺入浓度10cmP原子Ge半导体；15-3D.掺入浓度10cmB原子Ge半导体。14-3（已知室温时：Si的本征载流子浓度n1.510cm，Ge的本征载流子浓度103in2.413cm）3i13.直接复合时，小注入的P型半导体的非平衡载流子寿命决定于B。d11A.C.B.rndrpd001D.其它rpd14.在金属-SiO-p型Si构成的MIS结构中，SiO中分布的可动正电荷不会影响22C。A.半导体表面势B.平带电压C.平带电容D.器件的稳定性15.不考虑表面态的影响，如需在n型硅上做欧姆电极，以下四种金属中最适合的是A。A.In(W=3.8eV)m第4页共9页学院姓名学号任课老师选课号/座位号………密………封………线………以………内………答………题………无………效……B.Cr(W=4.6eV)mC.Au(W=4.8eV)mD.Al(W=4.2eV)m得分三、问答题（共31分，共四题，6分＋10分＋10分＋5分）1.写出下面能带图代表的半导体类型，掺杂程度。（6分）ECCCFVFEEiiFVV(a)(b)(e)(c)(f)CiCCiEiFEFEFEVVEV(d)强n型)p型弱p型)弱n型))强p型2.型半导体衬底形成的MIS结构，画出外加不同偏压下积累、平带、耗尽、反型四种状态的能带图。画出理想的低频和高频电容电压曲线。解释平带电压。答：图略（各2分，共8分）(10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。（2分）3.写出至少两种测试载流子浓度的实验方法，并说明实验测试原理。答：可以采用C-V2分）（10分）第5页共9页学院姓名学号任课老师选课号/座位号………密………封………线………以………内………答………题………无………效……1V曲线为一C22条直线，斜率为，因此可以求出掺杂浓度N或N；若采用MIS结构，测N(N)DAsDA试高频CV曲线，由V曲线的最大值求出氧化层厚度d，再结合最小值可以求出掺杂04分）方法⑵：霍耳效应。霍耳实验中，根据I，B，d，测出霍耳电压V，由霍耳电压正负判xzHVdHIB11断导电类型，因为R，因此求出霍耳系数R；再根据R或R求出HpqnqHHHxz载流子浓度。（4分）4.在一维情况下，描写非平衡态半导体中载流子（空穴）运动规律的连续方程为：Exptpg，请说明上述等式两边各个单项所代表的物理意DEp2xppppp义。（5分）p答：――在x处，t1分）tp2D1分）x2pExpxp1分）Eppp1分）pg1分）p得分四、计算题（共38分，8＋10＋10＋10，共4题）1.300K）它的空穴浓度为p=2.25×10cm,室温时16-30硅的Eg=1.12eV，n=1.5×10cm，k。（8分）10-3i0第6页共9页学院姓名学号任课老师选课号/座位号………密………封………线………以………内………答………题………无………效……⑴计算这块半导体材料的电子浓度；判断材料的导电类型；⑵计算费米能级的位置。1）nnp200i1.5102nip2n110(cm)432.25160（2分）因为pn，故该材料为p型半导体。（2分）（4分）00（2）EEpnexp()Fi0ikT0pEEkTln0iF0ni2.25160.026ln0.37eV1.510即该p型半导体的费米能级在禁带中线下0.37eV处。（1分＋2分＋1分）2.某p型Si半导体中受主杂质浓度为N=10cm且在室温下完全电离，Si的电子亲和17-3A能为4.05eV，禁带宽度为1.12eV，n1.510cm，试求：103i1)Si半导体费米能级位置及功函数；2)p型Si半导体与银接触后是否能够形成阻挡层？已知银的功函数为W=4.81eV。Ag3)若能形成阻挡层，求半导体一侧的势垒高度和势垒宽度。（室温下kT=0.026eVSi介电常数ε=12ε=8.85×10q1.610C）-14190r0(10分)1017解：1)费米能级：EEkTlnEeV)（2分）1.51010Fi0i第7页共9页学院姓名学号任课老师选课号/座位号………密………封………线………以………内………答………题………无………效……即位于禁带中心以下0.41eV位置（即qV=0.41eV）B/2)qVeV（2分）（2分）（2分）功函数：WEEsngB2)对于p型Si，因为WW能够形成空穴阻挡层sm3)半导体一侧的势垒高度：qVWW0.22(eV)Dms122128.8510140.2212V势垒宽度：x5.410(cm)（2分）rqN0D61.61010d1917A3.假设室温下某金属与SiO及p型Si构成理想MIS结构，设Si半导体中受主杂质浓度为2N=1.5×10/cm,SiO厚度0.2mm，SiO介电常数3.9，Si介电常数12。153A221)求开启电压V；T2)若SiO-Si界面处存在固定的正电荷,实验测得V求固定正电荷的2T电荷量。（kT=0.026eV，Si:n1.510cm,ε=8.85×10F/cm，q1.610C）(10分)-141031900ikTN0解：1)费米势：Vln()V)（2分）AqnBi1V2表面电荷量：QqNxqN6.0510C)（1分）rs0qNB8sAdmAA/Fcm1.7210(/)（1分）（2分）绝缘层电容：Cd820ri00Q开启电压：VVVV3.50.72V)s0sCBT0QC2)开启电压变化即平带电压的变化：VVV)（2分）（2分）fcTFB0固定电荷量：QVCC)8fcT04Pt/Si肖特基二极管在T=300K时生长在掺杂浓度为ND=1016cm-3的n型<100>Si特基势垒高度为0.89eV。计算1）En=E-E，2）qV,，3）忽略势垒降低时的J，4）使CFDST第8页共9页学院姓名学号任课老师选课号/座位号………密………封………线………以………内………答………题………无