微电子研究所研究生入学考试试题

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

2009-6-30

北京理工大学总号：032

(原北京工业学院)分号：05----06

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加p。等于恒量(不需要通过

对载流子浓度的掰)。

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北京理工大学总号：032

（原北京工业学院）分号：05------06

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型错样品，施主浓度

N。=10"c772"样品截面积为］0"〃2一，长为151，电子和空穴的寿

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北京理工大学总号：032

（原北京工业学院）分号：05-----06

一九九九年研究生入学考试

___________________________半导体物理学_______________试题

命均为lOOps。假定样品被光照射，且光被均匀地吸收，电子一空穴

对产生率为g^IQ）/cm*s»已知室温下见=2.3xio"cW’'

〃=3900（jffi/v•s,〃=MOcTzf/vs，q=1.6x]0'9c计算该半导体

样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Ni

和刈的硼杂质。已知室温下硅的本征载流子浓度为几，而且有Ni>

N2>>n.问：

a.哪个样口的少子浓度低？

b.哪个样品的费米能级EF离价带顶近？

c.如果再掺入少量的磷（设磷的浓度为治，且N3V砧），两样

品的费米能级石尸又如何变化？

以上问题均应通过公式计算得出结论。

北京理工大学2000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。

一.解释名词（共16分，每小题4分）

1.载流子陷阱

2.PN结的热电击穿

3.欧姆接触

4.同型异质结与反型异质结

二.（8分）金属一半导体接触能否实现少子注入，为什么？

三.（8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V,电子迁移率为以“，电极间距离为/,请据

此导出光电导增益因子的表达式。

四.（8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？

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北京理工大学2000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.（8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.（8分）为了降低PN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.（8分）肖特基二极管不同于PN结二极管的主要特点是什么？

八.（8分）以N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.（8分）画出典型的N型半导体MIS结构的C-V特性曲线，

并简要说明。

十.（10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PN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）

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北京理工大学2000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.

十一.（10分）如何利用PN结来测量温度？请设想一种方案。

十二.（10分）证明：在一定的简化条件下，PN结的势垒区复合

电流Jr可表示为

小好exp

其中，XD为势垒区宽度，T为载流子寿命。

十三.（1。分）证明：PN结单位面积上的微分扩散电容为

/np0L„+p„（）LP（qv_

"鼠[kJ）

其中，Ln与Lp分别为电子与空穴的扩散长度。

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北京理工大学2001年硕士研究生入学考试试题

科目代码：4B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？

4.P-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。

3.P-N结的I-V关系。

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北京理工大学2001年硕士研究生入学考试试题

科目代码：4B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-10cmB-10°cmc-1O2°cm

2.在硅中，电子漂移速度的上限为（）

A.6x1Q6czn/sB.1Q7<?»I/SC.]0'c〃?/s

3.在硅中，硼杂质的电离能大致是（）.

A.0.45evB.0.045evC.4.5evD.45ev

五.（8分）已知：硅半导体材料中施主杂质浓度为I。％771T

求：1.在T=300K时EF的位置.

2.当施主杂质电离能为0.05ev,T=300K时，施主能级

上的浓度。

六.（6分）室温下，N型硅中掺入的施主杂质浓度N0=10'6c机、

在光的照射下产生了非平衡载流子，其浓度为△!!=△

P=10'cm30

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.（6分）掺杂浓度为107"的硅半导体中，少子寿命为

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北京理工大学2001年硕士研究生入学考试试题

科目代码：4B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.

10x106机当中由于电场的抽取作用（如在反向偏压下PN结附近的

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.（8分）一硅样品，掺入的硼浓度为9xio,4cm^同时掺入的

碑浓度为14xlo'cTn'。

1.在室温下此样品是N型还是P型？

2.当T=300K时的多子及少子浓度？

3.当温度升高到600K时，此半导体样品是N型还是P型？

,43

九.（6分）设P型硅受主浓度N,\=5x10cm,氧化层厚度

di=1500A,栅极金属为铝的MOS结构，氧化层中的正电荷密度

g=^xio12cm2»已知铝硅的接触势差丫幅=-0.8伏，真空

介电常数仇=8.85x10”尸/血，二氧化硅介电常数£,0=3.8。求平

带电压。

十.（6分）根据p-N结反向扩散电流密度公式

2

一qDpm

JRD~U^

指出在Ge、Si两种材料构成的p-N结的反向电流中势垒区

产生电流与反向扩散电流哪个占主要地位？

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北京理工大学2002年硕士研究生入学考试试题

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.

r（15分）请回答下列问题：

1.费米分布函数的表示式是什么？

2.T=0K及T〉0K时该函数的图形是什么？

3.费米分布函数与波尔兹曼分布函数的关系是什么？

二（15分）请画出N型半导体的MIS结构的C—V特性曲线，要求

在图中表示出：

1.测量频率的影响。

2.平带电压。

3.积累、耗尽与反型状态各对应曲线的哪一部分？

三（15分）请画出图形并解释：

1.直接能隙与间接能隙。

2.直接跃迁与间接跃迁。

3.直接复合与间接复合。

四（15分）下列三种效应的实际表现是什么？请说出其物理成因。

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北京理工大学2002年硕士研究生入学考试试题

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.

1.霍耳效应。

2.塞贝克效应。

3.光生伏特效应。

五（10分）请设计一个实验，来验证MIS结构的绝缘层中存在着可

动电荷。

六（15分）室温下，一个N型硅样品，施主浓度皿=10"0根一3少子

寿命乙,=1"，设非平衡载流子的产生率g=5x1（fcMk，计算

电导率及准费米能级的位置。（硅的

4=13500777~y/1g14~^^CITlV5'室温下本征载流子浓度

为1.5xl0'"cA?r）

七（15分）有人在计算“施子浓度N0=IO7相的错材料中，在室

温下的电子和空穴浓度”问题时采取了如下算法：由于室温下施

主已全部电离，所以电子浓度就等于施主浓度与室温下的本征载

流子浓度弭之和。请判断这种算法是否正确，如果你认为正确，

请说明理由；如果你认为不正确，请把正确的方法写出来。（室

温下错的本征载流子浓度可取值2.3x107^3）

试题答案必须书

写在答题纸匕

在试题和草稿纸

上答题

机密★启用前北京理工大学2004攻读硕士学

位研究生入学考试试题

一.请解释下列各概念（每小题5分，总分20分）

1.间隙式杂质和替位式杂质

2.本征激发

3.热电击穿

4.表面势

二.说明以下各种效应，并说明每种效应的一种应用（每小题7

分,总分28分）

1.霍耳效应

2.光生伏特效应

3.珀尔贴效应

4.压阻效应

三。回答下列问题（总分50分）

1.请写出

1）费米分布函数的表示式,式中各符号的意义及其与

温度（T=OK,T>OK）的关系曲线

2）在什么情况下，费米分布函数可以用玻尔兹曼分布

函数近似。（10分）

2.解释金属一半导体接触的整流作用（不要求推导公式,要

求说明整流作用的物理机制）。（16分）

3.给出硅样品的受主浓度为NA=1X]060n3,禁带宽度为

1.12ev,电子亲合能力为3.4eV,求功函数的值。（16分）

★答卷须知北京理工大拳

试题答案必须书

写在答题纸上，在2008年攻读硕士学位研究生入学考试试题

试题和草稿纸上

科目代码：822—科目名称：半导体物理学

一、单项选择题（总分16分，每小题2分）

1.若某半导体导带中发现电子的几率为零，则该半导体必定（）

a）不含施主杂质b）不含受主杂质

c）本征半导体d）处于绝对零度

2.半导体中载流子扩散系数的大小决定于其中的（）

a）散射机构b）能带结构

c）复合机构d）晶体结构

3.在温室条件下，1cm；'的硅中掺入浓度为10n7cm；'的N型杂质，则其电导率

将增加（）倍

a）一百万b）一千万

c）十万d）无法确定

硅中掺金工艺主要用于制造（）器件

a）大功率b）高反压

C）高频d）低噪声

5.现有一材料的电阻率随温度增加而先下降后上升，该材料是（）

a）金属b)本征半导体

C）掺杂半导体d)高纯化合物半导体

M0S器件的导电沟道是（）层

a）耗尽b)反型

C）阻挡d)反阻挡

7.有效的复合中心能级通常都是靠近（）

a）Ecb）Ev

c)Ejd)EF

8.反向的PN结空间电荷区中不存在（）电流

a）少子b）漂移

c）产生d）复合

二、多项选择题（总分24分，每小题3分）

1.以下的叙述中（）不属于空穴的特征

a）空穴浓度等于价带中空状态浓度

b）空穴所带的正电荷等于电子电荷

c）空穴的能量等于原空状态内电子的能量的负值

d）空穴的波矢与原空状态内电子的波矢相同

2.关于电子的费米分布函数f（E）,叙述正确的是（）

a）是能量为E的一个量子状态被电子占据的几率

b）电子在能量为E的状态上服从泡利原理

c）当Ec-ED〉kT时，费米分布可用波尔兹曼分布近似

d）服从费米分布的半导体是简并的

3.关于p+N结的叙述中（）是正确的

a）流过p+N结的正向电流成分中空穴电流占优势

b）p+N结的耗尽区宽度主要在N型侧

c）流过p,N结的反向电流成分中没有复合电流

d）降低N区的掺杂浓度可以提高p+N结的反向击穿电压

4.下面四块半导体硅单晶，除掺杂浓度不同外，其余条件均相同，由下面给

出的数据可知：电阻率最大的是（）,电阻率最小的是（）

63

a）=3x10%加-3b）%=8xl0"c〃r,Np=3xl0'cm~

c）N,=2.2x1（）15。〃-3d）N==2.2x1015azz-3

5.下列叙述正确的是（）

a）非平衡载流子在电场作用下，在寿命7时间内所漂移的距离叫牵引长度

b）非平衡载流子在复合前所能扩散深入样品的平均距离称为扩散长度

c）使半导体导带底的电子逸出体外所需的最小能量叫电子亲和能

d）复合中心指的是促进复合过程的杂质和缺陷

6.关于P型半导体的费米能级号的叙述（）是正确的

a）与，由温度和受主浓度决定

b）当温度一定时，受主浓度越高，心与厚的差就越小

c）当受主浓度一定时，温度越高，昂与用的差就越小

d）用适当波长的光均匀照射半导体时，金与厚的差变大

7.关于PN结击穿的叙述（）是正确的

a）雪崩击穿的击穿电压比隧道击穿的击穿电压高

b）轻掺杂的PN结易发生雪崩击穿

c）重掺杂的PN结易发生隧道击穿

d）P-i-N结的击穿电压要比一般PN结的击穿电压高

8.下列叙述中（）是正确的

a）PN结的接触电势差随温度升高要减小

£

b）PN结的接触电势差％

q

c）零偏压时的硅PN结微分电阻r要比错PN结的微分电阻大

d）在相同的正向电压情况下，错PN结的微分电阻r要比硅PN结的小

e）在相同的正向电流情况下，错PN结的微分电阻r要比硅PN结的大

三、填空题（共15分，每题3分）

1.在公式〃=%*中，r是载流子的，m*是载流子

的o

2.N型硅掺碑后，费米能级向____移动，在室温下进一步升高温度，费

米能级向移动。

3.在同一个坐标系中画出硅和错二极管的伏安特性为

4.一维情况下，描述非平衡态半导体中空穴运动规律的连续性方程为

写出每一项的物理意义是：

①_________________________________________

②_________________________________________

③_________________________________________

④_________________________________________

⑤_________________________________________

⑥_________________________________________

5.MOS结构的强反型条件是

四、解释或说明下列各名词（共15分，每小题5分）

1.有效质量

2.本征激发

3.欧姆接触和肖特基接触

五、说明以下几种效应及其物理机制，并分别写出其可能的一种

应用（总分21分，每小题7分）

1.汤姆逊效应

2.霍尔效应

3.耿氏效应

六、计算题或证明题（总分59分，共5小题）

1、（12分）一块足够厚的P型硅样品，室温下电子迁移率

2

fin=1200cm/（V-5）,电子寿命7"=10〃s,其表面处，稳定注入的电子浓

度△〃(())=7x1()12/53。

计算：在距表面多远处？由表面扩散到该处的非平衡少子的电流密

度为L20〃?A/c，〃J（表面复合不计）。

2、（12分）一硅p+N结，结两边的掺杂浓度为刈=10那/加3,

141

ND=10/cm',结面积4=2切/,空穴寿命金=l〃s,空穴扩散系数

2

Dp=13cmIso

室温下计算：加正偏压234〃?V时-，流过p+N的电流。

3、（12分）已知本征错的电导率在310K是为3.56X1（F2S/C机，在273K

时为Q42xlO-2s/c机。一个N型错样品，在这两个温度时，施主浓度为

53

ND=\Q'/cmo

试计算：在上述两个温度时掺杂楮的电导率。（设=3600c,〃2/（v.s）,

（=170（W/（v.s））

4、（13分）设一均匀的N型硅样品，在右半部用一稳定的光照射;如图

所示。均匀产生电子空穴对，产生率为go若样品足够长，求稳态时：

1）样品两边的空穴浓度分布的表达式

2）画出p（x）随x的分布示意图。

5.（10分）证明爱因斯坦关系式:

微电子学与固体电子学

2008年研究生入学复试题

姓名：准考证号：得分:

1.矩形波导内的TM模的最低模是0

2.两种导电媒质的电导率和电容率分别是CT[,£],%,£2O在分界

面上没有自由电荷的条件是O

3.位移电流的定义是o

4.在CPU中，对各种操作实施时间控制的部件是o

5.程序计数器PC用于存放o

6.某存储器有4096个单元，若采用单译码方式，则地址译码器有—

条译码线；若采用双译码方式，则地址译码器有—

____________条译码线。

7.n个变量的任意两个不同最大项之和为。

8.JK触发器的特性方程为。状态图为

9.扭环计数器的特点是不产生现象。K个触发

器可组成模为的计数器，无效状态数为

10.一个无失真传输系统满足|”(%)|=，火。)=

11.已知象函数F(S)=L则原函数的初值为。

S

12.设语音信号的最高频率为4000Hz,则奈奎斯特抽样周期为—

_____________〃So

13.周期性方波的带宽方和持续时间T满足关系式为;_______O

14.当满足条件时，二极管可以用一个电阻来等效。

15.要稳定放大器的输出电压，降低输出电阻，增大输入电阻，则应

引入反馈。

16.集成运算放大器的输出输入间接有反馈元件，若是正反馈，它工

作在，若是负反馈，他工作在o

17.降低集电区电阻率，则集电结的击穿电压要o

18.若减薄基区宽度，则基区电阻要o

19.PMOSFET与NMOSFET相比，容易发生闩锁效应的是

20.MESFET,MOSFET,JFET三种FET中，和

工作原理相同。

21.单管禁止门的逻辑符号是o

22.CMOS反相器的动态功耗由和

—功耗组成。

23.模拟集成电路对输出级的要求主要有：

(1);

(2)；

(3)：

(4)o

24.集成电路版图设计中的“布局”的含义是

25.画出实现F=A^5功能的CMOS电路。

26.画出制造NMOSFET工艺流程图，并标明每步工艺的名称(用示

意图表示)。

半导体器件物理博士生入学试题

—.说明或解释下列概念

1.深耗尽

2.暖电子

3.半导体中的速度过冲效应

4.相干晶体管

5.金属场致发射与半导体场致发射

二.完成下列问题

1.画出隧道二极管的电流一电压特性关系图

2.辅以能带图详细解释他的付电关系

3.如何制造隧道2级管

4.指出他的一种可能应用

三.设计题

1.设计一个变容二级管，主要参数为结电容：C=A/()

要求1：求出其杂质分布关系式

2:画出其截图

四.用不同的频率测量理志p型或导体mos结构的电压特性，其特

性曲线也不同，完成下列问题

1.在同一个坐标中画出

低频电容---电压曲线

高频电容----电压曲线

深耗层时电容-----电压曲线

2.尽可能详细解释你的结果

五.讨论题

1.比较长沟道moseft的短沟道moseft的性能

2.为什么会提出按比例缩小的nioseft?

3.moseft尺寸的缩小会受哪些因素的限制？哪些物理效应必须可以

考虑？

4.设计一种可以保持nioseft特性的nioseft器件结构。（说明你的理

由）

半导体器件物理博士生入学试题

说明或解释下列概念

1.深耗尽

2.热电子与暖电子

3.半导体中的速度过冲效应

4.相干晶体管

5.金属场致发射、半导体场致发射与内场致发射

二.完成下列问题

1.画出隧道二极管的电流一电压特性关系图

2.详细解释隧道二极管的电流一电压特性（辅以能带图加以说明）

3.如何制造隧道二极管？

4.指出他的一种可能应用

三.讨论题

用不同的频率测量理想p型半导体MOS结构的电容一电压特性，其特性曲

线也不同，完成下列问题：

1.在同一个坐标中画出：

•低频电容一电压曲线

・高频电容一电压曲线

•深耗尽状态时电容一电压曲线

2.尽可能详细解释你的结果

3.如果是非理想MOS结构，电容一电压特性将如何变化？

四.讨论题

1.比较长沟道MOSFET与短沟道MOSFET的性能

2.为什么会提出按比例缩小的MOSFET?

3.MOSFET尺寸的缩小会受哪些因素的限制？哪些物理效应必须要加以考

虑？

4.设计一种可以保持长MOSFET特性的短沟道MOSFET器件结构。说明你的

理由）

五.设计题

设计一个变容二极管

主要参数为结电容：

/(V+VJ2

其中：A=常数%=接触电势差丫=外加电压

要求：

1.求出其杂质分布关系式

2.画出其管芯截面图

3.指出他的一种可能应用

博士生入学面试题

1.版图设计中提高可靠性的措施有哪些？

2.数字集成电路设计的流程是什么？

3.如果你被录取，谈谈你博士论文工作期间的研究计划、设想、打

算及有何要求。

4.电路设计中提高可靠性的措施有哪些？

5.请解释以下名词：SRAM,SDRAM,IRQ,BIOS,VHDL0

6.如果你被录取，谈谈你博士论文工作期间的研究计划、设想、打

算及有何要求。

7.模拟集成电路设计有哪些考虑因素？

8.简述锁存器(latch)和触发器(flip-flop)的区别。

9.如果你被录取，谈谈你博士论文工作期间的研究计划、设想、打

算及有何要求。

10.负反馈的种类有哪些？

11.静态和动态时序模拟的优缺点？

12.如果你被录取，谈谈你博士论文工作期间的研究计划、设想、打

算及有何要求。

13.模拟集成电路的设计流程是什么？

14.MOS集成电路比BJT有什么优点？

15.如果你被录取，谈谈你博士论文工作期间的研究计划、设想、打

算及有何要求。

16.模拟集成电路的版图设计和数字集成电路的版图设计考虑是否相

同？

17.模拟集成电路设计有哪些考虑因素？

18.如果你被录取，谈谈你博士论文工作期间的研究计划、设想、打

算及有何要求。

19.降低集成电路功耗的措施有哪些？

20.用波形表示D触发器的功能。

21.如果你被录取，谈谈你博士论文工作期间的研究计划、设想、打

算及有何要求。

22.全定制集成电路设计的优缺点是什么？

23.为什么一个标准反相器中P管的宽长比要比N管的宽长比长？

24.如果你被录取，谈谈你博士论文工作期间的研究计划、设想、打

算及有何要求。

25.请设计一个CMOS反相器，要求相同的上升和下降时间。请给出

PMOS和NMOS管的宽度，并解释。

26.版图设计规则是根据什么制定出来的？

27.如果你被录取，谈谈你博士论文工作期间的研究计划、设想、打

算及有何要求。

★答卷须知北京理工大拳

试题答案必须书

写在答题纸上，在2009年攻读硕士学位研究生入学考试试题

试题和草稿纸上

科目代码：080903—科目名称：半导体物理学（A卷）

一、单项选择题（总分16分，每小题2分）

1.设半导体能带位于女=0处，则下列叙述（）正确

a）能带底的电子有效质量为正

b）能带底的电子有效质量为负

c）能带底的电子有效质量为负

d）能带底附近电子的速度为负

2.在室温T=300K时，在本征半导体的两端外加电压U,则（）

a）价带中的电子不参与导电

b）价带中的电子参与导电

c）基本能级位于禁带中央的下方

d）基本能级位于禁带中央的上方

3.在制造半导体高速开关器件时，认为地掺入金，其目的是（）

a）减少关断时间b）增加电流放大倍数

c）提高击穿电压d）增加少子寿命

4.关于载流子浓度〃op0=〃,2,对同一材料，在一定温度时，正确的说法是

（）

a）仅适用于本征半导体b）仅适用于p型半导体

c）仅适用于n型半导体d）以上三种情况都适用

3

5.由（）散射决定的迁移率正比于T之

a）电离杂质b）声子波

c）光子波d）电子间的

6.关于半导体中非平衡载流子的寿命，下列叙述不正确的是

a）寿命与材料类型有关

b）寿命与材料的表面状态有关

c）寿命与材料的纯度有关

d）寿命与材料的晶格完整性有关

7.若pn结空间电荷区中不存在复合电流，则pn结一定在（）工作状态

a）反向b）正向

c）击穿d）零偏压

8.在同样的条件下，硅二极管的反向饱和电流要比错二极管的要（）

a）大B）小

c）相等D）无法判断

二、多项选择题（总分24分，每小题3分）

1.关于霍耳效应，下列叙述正确的是

a）n型半导体的霍耳系数总是负值。

b）p型半导体的霍耳系数可以是正值，零或负值。

c）利用霍耳效应可以判断半导体的导电类型

d）霍耳电压与样品形状有关。

a）空穴浓度等于价带中空状态浓度

b）空穴所带的正电荷等于电子电荷

c）空穴的能量等于原空状态内电子的能量的负值

d）空穴的波矢与原空状态内电子的波矢相同

2.下列（）不属于热电效应

a）塞贝克效应b）帕耳帖效应

c）汤姆逊效应d）帕斯托效应

3.半导体pn结激光的发射，必须满足的条件是（）

a）形成粒子数分布反转

b）共振腔

c）至少达到阈值的电流密度

d）pn结必须处于反向工作状态

4.若则正确的是

a）金属与n型半导体接触形成阻挡层

b）金属与p型半导体接触形成反阻挡层

c）金属与n型半导体提接触形成反阻挡层

d）金属与p型半导体接触形成阻挡层

5.下列结构中，（）可以实现欧姆接触

a）金属-n，nb）金属-p-p

c）金属-p-p'd）金属-n-n'

6.下列关于p,n结的叙述中，（）是正确的

a）p'n结的结电容要比相同条件的pn结结电容大

b）流过pn结的正向电流中无产生电流成分

c）p'n结的开关速度要比一般pn结的开关速度快

d）p'n结的反向击穿电压要比一般pn结的低

7.对于硅pn结的击穿电压，叙述正确的是（）

a）击穿电压＞6.7V时，为雪崩击穿

b）击穿电压＜4.5V时-，为隧道击穿

c）隧道击穿电压的温度系数为正值

d）雪崩击穿电压的温度系数为负值

8.在理想MIS结构中，下列结论（）正确

a）平带电压为零

b）匕=0

c）无外加电压时，半导体表面势为零

d）无外加电压时，半导体表面无反型层也无耗尽层

三、填空题（共15分，每题3分）

1.在晶体中电子所遵守的一维薛定谓方程为

,满足此方程的布洛赫函数为O

2.硅掺磷后，费米能级向移动，在室温下进一步提高温度，

费米能级向移动。

3.画出硅的电阻率随温度的变化关系示意图o

4.写出p型半导体构成的理想MIS结构形成下列状态所满足的条件：

①多子堆积_________________________________________

②多姿耗尽_________________________________________

③反型_________________________________________

5.暖电子通常指的是它的温度晶格温度。而热电子指的是电子的温度

晶格温度。

四、解释或说明下列各名词（共15分，每小题5分）

1.空穴

2.准费米能级

3.pn结的雪崩击穿

五、说明以下几种效应及其物理机制，并分别写出其可能的一种

应用（总分21分，每小题7分）

1.霍耳效应

2.半导体的光声伏特效应

3.pn结的电容效应

六、计算题或证明题（总分59分，共5小题

1、（12分）计算硅p*n*结在T=300K时的最大接触电势差。

2、（12分）设硅p'n结的p区电阻率为0.01Q-cm,n区电阻率为10Q-cm,

电子迁移率为100cm2/V-s,空穴迁移率为300cm2/V-so

求（1）接触电势差（2）势垒高度（3）势垒宽度

3、(12分)侧得某p*n结的势垒电容G■和反向电压乙间关系如下表所示:

匕(V)00.511.522.53

C.（pF）2017.315.614.313.312.411.6

设pn结面积=2xl(T4cm2,计算

(1)p'n结的接触电势差

(2)求心

4、(13分)完成下列问题

(1)画出栅控二极管的结构示意图

(2)分析表面电场对pn结的反向电流的影响

(3)分析表面电场对pn结击穿特性的影响

(4)为稳定半导体表面的性质，可以采用哪些措施

5、(10分)证明pn结反向电流可以表示为：

,barkT(11

(1+3八%(yl,LpJ

式中，b=&。”和力,分别为n型和p型半导体的电导率，5为本征半

导体的电导率。勺'

★答卷须知北京理工大学

试题答案必须书

写在答题纸上，在2009年攻读硕士学位研究生入学考试试题

试题和草稿纸上

科目代码：822科目名称:半导体物理学（B卷）

一、单项选择题（总分16分，每小题2分）

1.设半导体能带位于k=0处，则下列叙述（）正确

a）能带顶的电子有效质量为正

b）能带底的电子有效质量为负

c）能带顶附近的电子速度为负

d）能带底附近的电子速度为正

2.在制造半导体高速开关器件时，人为地掺入金，其目的是（）

a）减小开启时间b）增大少子扩散长度

c）减小少子寿命d）增大电压放大倍数

3.通常把服从（）的电子系统称为简并系统。

a）波尔兹曼统计率

b）费米统计率

c）热平衡

d）非平衡

3

4.由（）散射决定的迁移率正比于

a）声学波b）光学波

c）电离杂质d）电子间

5.纯半导体材料的电阻率随温度升高而（）

a）单调下降b）单调上升

c）先下降后上升d）先上升后下降

6.同一种半导体材料，在不同的条件下，载流子的寿命（）

a）相同

b）不相同

c）与材料纯度无关

d）与材料的能带结构无关

7.若pn结空间电荷区中存在产生电流，则pn结一定在（）工作状态

a）正向b）热平衡

c）反向d）零偏压

8.不属于热磁电效应的是（）效应

a）磁阻b）能斯托

c）里纪-斯杜克d）压阻

二、多项选择题（总分24分，每小题3分）

1.非直接跃迁过程是（）参与的过程

a）电子与光子

b）光子与声子

c）电子与声子

d）电子、声子与光子

2.下列（）可以用来判断半导体的导电类型

a）热探针法B）霍耳效应

c）帕耳帖效应d）光电效应

3.关于半导体中非平衡载流子的寿命，下列说法（）是正确的

a）寿命与材料的类型有关

b）寿命与材料的表面状态有关

c）寿命与材料的纯度有关

d）寿命与材料的晶格缺陷有关

4.关于p*n结的叙述中，（）是正确的

a）流过p*结的反向电流成分中，空穴电流占优势

b）p'n结的势垒电容要比一般pn结的高

c）p'n结的正向电流成分中没有产生电流

d）p'n结的击穿电压要比p，n‘结的高

5.半导体材料中载流子的迁移率由下列（）因素决定

a）电离杂质的数量b）工作温度

c）晶体的纯度d）晶格的缺陷

6.下列说法正确的是（）

a）受激电子与空穴互相约束而结合在一起的整体叫激子

b）晶格振动的能量子称为声子

c）扩散长度是非平衡载流子在复合前所能扩散深入样品的平均距离

d）牵引长度是电场作用下的非平衡载流子在寿命时间内所迁移的距离

7.下列结构中不能实现欧姆接触的是（）

a）金属-n*-nb）金属-p--p

c）p-p'-金属d）金属-n-n'

8.在理想MIS结构中，下列说法正确的是（）

a）金属与半导体间功函数差为零

b）绝缘层中无电荷

c）平带电压为零

d）无外加电压时，表面势为零

三、填空题（共15分，每题3分）

1.热平衡时，半导体中的多子与少子满足的关系式为：O

2.写出一维薛定谬方程为：________________________________________

及满足此方程解的布洛赫函数为；。

3.在同一坐标中画出硅二极管和肖特基二极管的伏安特性

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________O

4.MIS结构中，费米势的定义为：；n型半导体的

费米势表达式为：。

5.写出费米分布函数/（E）的表达式。

当T>OK时：

若，则/（E）>g；

若，则”E）=g;

若,则/（E）＜g。

四、解释或说明下列各名词（共15分，每小题5分）

1.简并半导体

2.整流接触与欧姆接触

3.载流子的复合与产生

五、说明以下几种效应及其物理机制，并分别写出其可能的一种

应用（总分21分，每小题7分）

1.霍耳效应

2.载流子的雪崩倍增效应

3.光电效应

六、计算题或证明题（总分59分，共5小题）

1、（12分）计算本征硅在室温时的电阻率。（已知电子和空穴的迁移率分

别为1350cm2/V-s^n500cm2/V-s）。

当掺入百万分之一的磷后，设杂质全部电离，计算其中电导率比本征硅的

电导率增加了多少倍？。

2、（12分）有一硅pn结，p区掺杂浓度是n区掺杂浓度的1000倍，而n

区杂质含量为百万分之一，在室温时：

计算：

（1）接触电势差

（2）势垒高度

（3）势垒宽度

3、（12分）利用微分电容-电压法可以测量单边突变结的接触电势差和低

掺杂一边的杂质浓度。

请详细说明或用公式表述测量的依据。

4、（13分）在小注入时，就pn结正向和反向工作两种情况，分析图中载

流子在五个区域中的运动情况及漂移和扩散的方向及相对大小。

中性区扩散区势垒区扩散区中性区

5、（10分）证明：

在热平衡条件下，pn结中费米能级处处满足关系式:

微电子学与固体电子学

2009年硕士研究生入学复试试题

1.TTL与非门电路多余输入端应接电平。

2..由TTL与非门构成的基本RS触发器，当RD=SD=1时，触发

器处于状态。

3.TTL与非门空载时，输出高电平UOH的典型值约为Vo

4.单相桥式整流电路输出平均电压为36V,则变压器副边电压有

效值为Vo

5.某场效应晶体管工作在恒流区，当UGS=-1V时，1D=0.8mA,当

UGS=-3V时，lD=0.2mA,则该管的低频跨导gm为

______mA/V。

6.若要求放大电路输入电阻高，且稳定输出电压，在放大电路中应

引入的负反馈类型为O

7.三种组态的基本放大电路进行比较，输入电阻最小的是共

极放大电路。

8.单相桥式整流电路中，变压器次级电压为20V（有效值），则每个

整流二极管所承受的最大反向电压为。

9.单相桥式整流电容滤波电路中，变压器次级电压为10V（有效值）,

则滤波后的直流输出电压为o

10.在共射、共基、共集三种组态的基本放大电路中，输出电阻最低

的是放大电路。

11.理想二极管