半导体器件物理 试题库

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1、西安邮电大学微电子学系商世广半导体器件试题库常用单位：在室温（T=300K）时，硅本征载流子的浓度为ni=1.5×1010/cm3电荷的电量q=1.6×10-19Cµn=1350µp=500ε0=8.854×10-12F/m一、半导体物理基础部分（一）名词解释题杂质补偿：半导体内同时含有施主杂质和受主杂质时，施主和受主在导电性能上有互相抵消的作用，通常称为杂质的补偿作用。非平衡载流子：半导体处于非平衡态时，附加的产生率使载流子浓度超过热平衡载流子浓度，额外产生的这部分载流子就是非平衡载流子。迁移率：载流子在单位外电场作用下运动能力的强弱标志，即单位电场下的漂移速度。晶向：晶面：（二）填

2、空题1．根据半导体材料内部原子排列的有序程度，可将固体材料分为、多晶和三种。2．根据杂质原子在半导体晶格中所处位置，可分为杂质和杂质两种。3．点缺陷主要分为、和反肖特基缺陷。4．线缺陷，也称位错，包括、两种。5．根据能带理论，当半导体获得电子时，能带向弯曲，获得空穴时，能带向弯曲。6．能向半导体基体提供电子的杂质称为杂质；能向半导体基体提供空穴的杂质称为杂质。7．对于N型半导体，根据导带低EC和EF的相对位置，半导体可分为、弱简并和三种。8．载流子产生定向运动形成电流的两大动力是、。西安邮电大学微电子学系商世广9．在Si-SiO2系统中，存在、固定电荷、和辐射电离缺陷4种基本形式的电荷

3、或能态。10．对于N型半导体，当掺杂浓度提高时，费米能级分别向移动；对于P型半导体，当温度升高时，费米能级向移动。（三）简答题1．什么是有效质量，引入有效质量的意义何在？有效质量与惯性质量的区别是什么？2．说明元素半导体Si、Ge中主要掺杂杂质及其作用？3．说明费米分布函数和玻耳兹曼分布函数的实用范围？4．什么是杂质的补偿，补偿的意义是什么？（四）问答题1．说明为什么不同的半导体材料制成的半导体器件或集成电路其最高工作温度各不相同？要获得在较高温度下能够正常工作的半导体器件的主要途径是什么？（五）计算题1．金刚石结构晶胞的晶格常数为a，计算晶面（100）、（110）的面间距和原子面密度

4、。2．掺有单一施主杂质的N型半导体Si，已知室温下其施主能级与费米能级之差为，而测出该样品的电子浓度为2.0×1016cm-3，由此计算：（a）该样品的离化杂质浓度是多少？（b）该样品的少子浓度是多少？（c）未离化杂质浓度是多少？（d）施主杂质浓度是多少？3．室温下的Si，实验测得，，（a）该半导体是N型还是P型的？（b）分别求出其多子浓度和少子浓度。（c）样品的电导率是多少？（d）计算该样品以本征费米能级为参考的费米能级位置。4．室温下硅的有效态密度，，，禁带宽度，如果忽略禁带宽度随温度的变化西安邮电大学微电子学系商世广（a）计算三个不同温度下的本征载流子浓度；（b）纯硅电子和空穴迁

5、移率是和，计算此时的电阻率；（c）纯硅电子和空穴迁移率是和，计算此时的样品电阻率。5．若硅中的施主杂质浓度是、施主杂质电离能时，求施主杂质3/4电离时所需要的温度是多少？6．现有一块掺磷（P）浓度为的N型Si，已知P在Si中的电离能，如果某一温度下样品的费米能级与施主能级重合，此时的导带电子浓度是多少，对应的温度又是多少？7．对于掺Sb的半导体Si，若为简并化条件，试计算在室温下发生简并化的掺杂浓度是多少？8．半导体电子和空穴迁移率分别是和，证明当空穴浓度为时，电导率最小且,为本征电导率。9．掺有硼原子和磷原子的硅，室温下计算：（a）热平衡态下多子、少子浓度，费米能级位置（为参考）。（

6、b）样品的电导率。（c）光注入的非平衡载流子，是否小注入，为什么?（d）附加光电导。（e）光注入下的准费米能级和（为参考）。（f）画出平衡态下的能带图，标出等能级的位置，在此基础上再画出光注入时的和，说明为什么和偏离的程度是不同的。（g）光注入时的样品电导率。10．用的光分别照射两块N型半导体，假定两个样品的空穴产生率都是，空穴寿命都是。如果其中一块样品均匀地吸收照射光，而另一块样品则在光照表面的极薄区域内照射光就被全部吸收，写出这两个样品在光照稳定时非平衡载流子所满足的方程并指出它们的区别。二、P-N部分西安邮电大学微电子学系商世广（一）名词解释题平衡PN结：就是指没有外加电压、光照

7、和辐射等的PN结。单边突变结：PN结一侧的掺杂浓度比另外一侧高很多，表示为P+N或PN+。空间势垒区：也称耗尽区，是指在PN结的形成过程中，电子从N区向P区扩散，从而在N区侧留下不能移动的电离施主，在P区留下不能移动的电离受主，载流子的分布按指数变化，该区域称空间势垒区。隧道击穿：当PN结两边掺入高浓度的杂质时,其耗尽层宽度很小,即使外加反向电压不太高,在PN结内就可形成很强的电场,将共价键的价电子直接拉出来,产生电子-空穴对,使反向电流急剧增