半导体物理学期末复习试题及答案二_
一、 选择题
1. 如果半导体中电子浓度等于空穴浓度，则该半导体以（ A ）导电为主；如果半导体中电子浓度大于空穴浓度，则该半导体以（ E ）导电为主；如果半导体中电子浓度小于空穴浓度，则该半导体以（ C ）导电为主。
A 、本征 B 、受主 C 、空穴 D 、施主 E 、电子
2. 受主杂质电离后向半导体提供（ B ），施主杂质电离后向半导体提供（ C ），本征激发向半导体提供（ A ）。
A. 电子和空穴 B. 空穴 C. 电子
3. 电子是带（ B ）电的（ E ）；空穴是带（ A ）电的（ D ）粒子。
A 、正 B 、负 C 、零 D 、准粒子 E 、粒子
4. 当Au 掺入Si 中时，它是（ B ）能级，在半导体中起的是（ D ）的作用；当B 掺入Si 中时，它是（ C ）能级，在半导体中起的是（ A ）的作用。
A 、受主 B 、深 C 、浅 D 、复合中心 E 、陷阱
5. MIS 结构发生多子积累时，表面的导电类型与体材料的类型（ A ）。
A. 相同 B. 不同 C. 无关
6. 杂质半导体中的载流子输运过程的散射机构中，当温度升高时，电离杂质散射的概率和晶格振动声子的散射概率的变化分别是（ B ）。
A. 变大，变小 ；B. 变小，变大；C. 变小，变小； D. 变大，变大。 7. 砷有效的陷阱中心位置（B ）
A. 靠近禁带中央 B. 靠近费米能级
8. 在热力学温度零度时，能量比E F 小的量子态被电子占据的概率为
（ D ），当温度大于热力学温度零度时，能量比E F 小的量子
态被电子占据的概率为（ A ）。
A. 大于1/2 B. 小于1/2 C. 等于1/2 D. 等于1 E. 等于0
9. 如图所示的P 型半导体MIS 结构
的C-V 特性图中，AB 段代表
（ A ），CD 段代表（ B ）。
A. 多子积累 B. 多子耗尽
C. 少子反型 D. 平带状态
10. 金属和半导体接触分为：（ B ）。
A. 整流的肖特基接触和整流的欧姆接触
B. 整流的肖特基接触和非整流的欧姆接触
C. 非整流的肖特基接触和整流的欧姆接触
D. 非整流的肖特基接触和非整流的欧姆接触
11. 一块半导体材料，光照在材料中会产生非平衡载流子，若光照忽然停止t =τ后，其中非平衡载流子将衰减为原来的（ A ）。
A. 1/e B. 1/2 C. 0 D. 2/e
12. 载流子在电场作用下的运动为（ A ）
，由于浓度差引起的运
动为（ B ）。
A. 漂移运动 B. 扩散运动 C. 热运动
13．锗的晶格结构和能带结构分别是（ C ）。
A. 金刚石型和直接禁带型 B. 闪锌矿型和直接禁带型
C. 金刚石型和间接禁带型 D. 闪锌矿型和间接禁带型
14．非简并半导体是指（ A ）的半导体。
A. 能使用玻耳兹曼近似计算载流子浓度
B. 用费米分布计算载流子浓度
15． 当半导体材料处于热平衡时，其电子浓度与空穴浓度的乘积为（ B ），并且该乘积和（D ）有关，而与（ C ）无关。
A 、变化量； B 、常数； C 、杂质浓度和杂质类型； D 、禁带宽度和温度
二、证明题
1、 对于某n 型半导体，其杂质浓度为N D , 试证明
E C -E F =kT ln N C N D
1、证：设杂质全部电离，则
n0=N D
又n 0=N C e -E C -E F
kT
N C
N D 由上两式可得E C -E F =kT ln
2、 对于某半导体，其能带如图所示，试证明其为P 型半导体，
即证明p 0>n0
2、证：非兼并半导体n 0=N C e
p 0=N V e
由题意有E C -E F
-E C -E F kT E F -E V kT -E F -E V , 而N V ≈N C 故可得p 0>n 0, 为p 型半导体。
三、计算画图题
1. 计算（1）掺入N D 为1×1015个/cm3的施主硅，在室温（300K ）时的电子n 0和空穴浓度p 0，其中本征载流子浓度n I =1010个/cm3。
（2）如果在（1）中掺入N A =5×1014个/cm3的受主，那么电子n 0和空穴浓度p 0分别为多少？
1. 解：（1） 300K 时可认为施主杂质全部电离。
2 2 n o =N D =1⨯1015个/cm 3n i 1010
P O ===1⨯105个/cm 3
15 n o 1 ⨯ 10 ()
（2）掺入了N A =5×1014个/cm3的受主，那么同等数量的施主得到了补偿。
2．室温下，硅本征载流子浓度n I =1010个/cm3，
（1）计算本征电导率，
μn =1450cm 2/V ⋅s μp =500cm 2/V . s ，
（2）若硅原子的浓度为5⨯1022cm -3，掺入施主杂质，使每106个硅原子中有一个杂质原子，计算室温下电子浓度和空穴浓度(设杂质全部电离) ，试求该掺杂硅材料的电阻率。
解：
（1）σi =n i q (μn +μp ) =3.12⨯10-6S ⋅cm
5⨯1022cm -3
16-3=5⨯10cm （2）N D = 610
n i 2杂质全部电离n 0=N D ，p 0==2⨯103cm -3 n 0
（3）ρn ＝
1=0.086Ω⋅cm n 0q μn
3、施主浓度N D =1016cm -3的N 型硅En=0.12eV，其亲和势为χ=4.05eV ，与功函数为4.3 eV的金属Al 紧密接触，（1）接触后形成阻挡层还是反阻挡层，（2）求半导体端和金属端的势垒高度。
解：（1）当金属功函数大于半导体功函数时，电子由半导体流向金属端，形成阻挡层
（2）w s =4.05+0.12=4.17eV
qV D =W m -W S =0.13eV
q φm =W m -χ=0.25eV
4．MIS 结构中，以金属—绝缘体—P 型半导体为例，当VG>0但不是很大时，半导体表面空间电荷区为什么状态，并画出此时的能带图和电荷密度分布图。
解：当金属与半导体之间加正电压，表面势为正值，表面处能带向下弯曲，表面处的空穴浓度较体内的低得多，这种状态就叫做耗尽状态。
5. 光均匀照射在电阻率为6Ω⋅cm 的n 型Si 样品上，电子－空穴对的产生率为4×1021cm -3s -1，样品寿命为8µs 。试计算光照前后样品的电导率。（μn =3600cm 2/V ⋅s ，μp =1700cm 2/V ⋅s ） 1-1()σ==Ω⋅cm 解：光照前0ρ6
光照后∆p =g τ，σ=σ0+∆pq (μn +μp )≈27.3(Ω⋅cm ) -11