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半导体复习题装订线 半导体物理复习题 一、选择题 1. 硅晶体结构是金刚石结构，每个晶胞中含原子个数为P1 A. 1 B. 2 C. 4 D. 8 2关于本征半导体，下列说法中错误的是P65 A. 本征半导体的费米能级EF=Ei基本位于禁带中线处 B. 本征半导体不含有任何杂质和缺陷 C. 本征半导体的费米能级与温度无关，只决定于材料本身 D. 本征半导体的电中性条件是qn0=qp0 3非平衡载流子的复合率定义为单位时间单位体积净复合消失的电子-空穴对数。下面表达式中不等于复合率的是P130 A. p B. -dp(t) C. npdt D. 1n4下面pn结中不属于突变结的是P158、159 A.合金结 B.高表面浓度的浅扩散p+n结 C.高表面浓度的浅扩散n+p结 D. 低表面浓度的深扩散结 5.关于pn结，下列说法中不正确的是P158、160 A. pn结是结型半导体器件的心脏。 B. pn结空间电荷区中的内建电场起着阻碍电子和空穴继续扩散的作用。 C.平衡时，pn结空间电荷区中正电荷区和负电荷区的宽度一定相等。 D.所谓平衡pn结指的是热平衡状态下的pn结。 6. 对于小注入下的N型半导体材料，下列说法中不正确的是P128 A. Dn<<n0 B. Dp<<p0 C. Dn=Dp D. Dp<<n0 7.关于空穴，下列说法不正确的是P15 A. 空穴带正电荷 B空穴具有正的有效质量 C空穴同电子一样都是物质世界中的实物粒子 D半导体中电子空穴共同参与导电 8. 关于公式np=n2i，下列说法正确的是P66、67 A.此公式仅适用于本征半导体材料 B. 此公式仅适用于杂质半导体材料 C. 此公式不仅适用于本征半导体材料，也适用于杂质半导体材料 D.对于非简并条件下的所有半导体材料，此公式都适用 9. 对于突变结中势垒区宽度XD，下面说法中错误的是P177 A. p+n结中XD»xn B. n+p结中XD»xp C. XD与势垒区上总电压VD-V成正比 1 D. XD与势垒区上总电压VD-V的平方根成正比 10. 关于有效质量，下面说法错误的是P13、14 A. 有效质量概括了半导体内部势场的作用 B. 原子中内层电子的有效质量大，外层电子的有效质量小 C. 有效质量可正可负 D. 电子有效质量就是电子的惯性质量。 二、填空题 1. N型半导体中多子为_ 电子_，少子为_空穴_；P型半导体中多子为np0表示_ _P区电子_的浓度；_空穴_，少子为_电子_。pn0表示_N区空穴_的浓度。 P163 +2若单位体积中有个n电子，p个空穴，电离施主浓度为nD，电离受主浓度-+-为pA，则电中性条件为_p+nD=n+pA_。 P78 3T>0K时，电子占据费米能级的概率是_1/2_。P61 4.pn结空间电荷区中内建电场的方向是由_N_区指向_P_区；在耗尽近似下，空间电荷密度等于_ 电离杂质的浓度_。 P160、163 5. pn结加正向偏压V时势垒高度由qVD变成_q(VDV)_；pn结加反向偏压V时势垒高度由qVD变成_ q(VD+V)_。 P164、165 6. 理想pn结的电流电压方程J=Js(eqV/kT-1)又称为_肖克莱方程式_，其中-Js叫做_反向饱和电流密度_；在国际单位制下，Js的单位是_A/m2_。由此方程可知，pn结的最主要特性是具有_单向导电性_或_整流效应·_。 7. 状态密度就是每单位能量间隔内的_量子态数_。计算状态密度时，我们近似认为能带中的能级作是_连续_分布的。 8. 半导体材料最常见的三种晶体结构分别是_金刚石型结构_、_闪锌矿型结构_和_纤锌矿型结构_。比如，硅是_金刚石型结构_结构，砷化镓是_闪锌矿型结构_结构。 P13 9氢原子电离能E0=m0q4222(4pe0)h，则类氢杂质电离能为DED=_。P41 10. 稳压二极管应用的是PN结的_特性，整流二极管应用的是PN结的_特性。 三、简答题 1. “半导体照明工程”的目标是使LED成为照明光源。这个工程目前的主要任务是寻找或合成便宜、环保、波长合适、发光效率高的半导体材料。试就这一话题回答下列问题：什么是LED？ 已知的最便宜的半导体材料是什么？ 2 2. pn结热平衡时势垒高度qVD的大小与中性P区和N区的费米能级装订线 的关系是什么？平衡pn结能带最主要的两个性质是什么？ 答案： 3. 图1是隧道结的平衡示意图，试根据此图回答下列问题： 隧道结对结两边半导体掺杂的要求是什么？ 如图1所示状态时隧道结有无隧道电流？ 隧道结电流电压曲线的主要特性是什么？ P186 图1 4. 图2是-和-族半导体材料的能隙示意图，试根据此图回答下列问题： 蓝光的光子能量大约在2.76eV，图2中那种材料最适合作为蓝光的发光材料？ 发光材料需要满足二个条件，第一，发光波长在所需要的范围；第二，发光效率高。这两个要求分别决定于半导体的那两个性质？ 图中半导体材料哪些是-，那些是-族？各列举三个。 3 图2 5. 图3是硅导带电子浓度与温度的关系曲线。请指出强电离区、高温本征激发区的位置。一般而言，实际器件工作在那个区域？ 图3 P74 答：b是强电离区，c是高温本征激发区；一般工作在b区强电离区 6. 图4是非平衡N型半导体准费米能级偏离平衡费米能级的示意图。其中A、E分别表示导带底和价带顶。问B、C、D哪个表示平衡费米能级？哪个表示电子的准费米能级？哪个表示空穴的准费米能级？ P76 答：C表示平衡费米能级 B表示电子的准费米能级 D 表示电子的准费米能级 7.图5中C是空穴电流方向，问A、B、D中哪个是电子漂移方向？哪个是电子电流方向？哪个是空穴漂移方向？ 4 装订线 图5 P95 答：A是电子漂移方向 B是电子电流方向 D是空穴漂移方向 8PN结上的电容包括势垒电容和扩散电容两部分。请问PN结上的势垒电容和扩散电容是并联还是串联？ 若记总电容为Cj，势垒电容和扩散电容分别为T和，请写出Cj与T和的关系式。 四、计算题 1 Si晶格常数为a，其原子半径近似为38a。求：晶胞中所有Si原子占据晶胞的百分比。 P38 2 N型硅,室温下光稳定照射后获得非平衡载流子浓度Dn=Dp=1014cm-3。 突然撤掉光照,经过20微秒后，非平衡空穴浓度变为1010cm-3，求硅材料的寿命。 P156 第4题类似 3掺有1.1×1016 cm-3硼原子和9×1015 cm-3磷原子的Si样品，试计算室温时多数载流子和少数载流子浓度及样品的电阻率。 P125 第13题 4硅中掺入百万分之一的砷，求砷的实际掺杂浓度。 P125 第2小题 5计算温度为400K和300K时，Si p-n结反向饱和电流密度的比值。 5 6