半导体物理器件期末考试试题(全)

半导体物理试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1. 半导体材料的导电能力介于导体和绝缘体之间，这是由于（）。

A. 半导体的原子结构B. 半导体的电子结构C. 半导体的能带结构D. 半导体的晶格结构答案：C2. 在半导体中，电子从价带跃迁到导带需要（）。

A. 吸收能量B. 释放能量C. 吸收光子D. 释放光子答案：A3. PN结形成的基础是（）。

A. 杂质掺杂B. 温度变化C. 压力变化D. 磁场变化答案：A4. 半导体器件中的载流子主要是指（）。

A. 电子B. 空穴C. 电子和空穴D. 光子答案：C5. 半导体的掺杂浓度越高，其导电性能（）。

A. 越好B. 越差C. 不变D. 先变好再变差答案：A二、填空题（每题2分，共20分）1. 半导体的导电性能可以通过改变其________来调节。

答案：掺杂浓度2. 半导体的能带结构中，价带和导带之间的能量差称为________。

答案：带隙3. 在半导体中，电子和空穴的复合现象称为________。

答案：复合4. 半导体器件中的二极管具有单向导电性，其导通方向是从________到________。

答案：阳极阴极5. 半导体的PN结在外加正向电压时，其内部电场会________。

答案：减弱三、简答题（每题10分，共30分）1. 简述半导体的掺杂原理。

答案：半导体的掺杂原理是指通过向半导体材料中掺入少量的杂质元素，改变其电子结构，从而调节其导电性能。

掺入的杂质元素可以是施主杂质（如磷、砷等），它们会向半导体中引入额外的电子，形成N型半导体；也可以是受主杂质（如硼、铝等），它们会在半导体中形成空穴，形成P型半导体。

2. 描述PN结的工作原理。

答案：PN结是由P型半导体和N型半导体结合而成的结构。

在PN结中，P型半导体的空穴会向N型半导体扩散，而N型半导体的电子会向P型半导体扩散。

由于扩散作用，会在PN结的交界面形成一个内建电场，该电场会阻止更多的载流子通过PN结。

电子科技大学二零零六至二零零七学年第一学期期末考试半导体物理课程考试题卷（120分钟）考试形式：闭卷考试日期200 7年1 月14日注：1、本试卷满分70分，平时成绩满分15分，实验成绩满分15分；2.、本课程总成绩=试卷分数+平时成绩+实验成绩。

课程成绩构成：平时分，期中分，实验分，期末分一、选择填空（含多选题）（2×20=40分）1、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2、简并半导体是指（ A ）的半导体。

A、(E C-E F)或(E F-E V)≤0B、(E C-E F)或(E F-E V)≥0C、能使用玻耳兹曼近似计算载流子浓度D、导带底和价带顶能容纳多个状态相同的电子3、在某半导体掺入硼的浓度为1014cm-3, 磷为1015 cm-3，则该半导体为（B）半导体；其有效杂质浓度约为（ E ）。

A. 本征，B. n型，C. p型，D. 1.1×1015cm-3,E. 9×1014cm-34、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（E、F ）有关，而与（ C、D ）无关。

A、变化量；B、常数；C、杂质浓度；D、杂质类型；E、禁带宽度；F、温度5、在一定温度下，对一非简并n型半导体材料，减少掺杂浓度，会使得（ C ）靠近中间能级E i；如果增加掺杂浓度，有可能使得（C ）进入（A ），实现重掺杂成为简并半导体。

A、E c；B、E v；C、E F；D、E g；E、E i。

67、如果温度升高，半导体中的电离杂质散射概率和晶格振动散射概率的变化分别是（C）。

A、变大，变大B、变小，变小C、变小，变大D、变大，变小8、最有效的复合中心能级的位置在（D ）附近，最有利于陷阱作用的能级位置位于（C ）附近，并且常见的是（ E ）陷阱。

半导体物理期末试卷(含部分答案半导体物理,考试,复习,试卷一、填空题1．纯净半导体Si中掺错误！未找到引用源。

族元素的杂质，当杂质电离时释放电子。

这种杂质称施主杂质；相应的半导体称N 型半导体。

2．当半导体中载流子浓度的分布不均匀时，载流子将做扩散运动；在半导体存在外加电压情况下，载流子将做漂移运动。

3．nopo=ni2标志着半导体处于平衡状态，当半导体掺入的杂质含量改变时，乘积nopo改变否？不变；当温度变化时，nopo改变否？改变。

4．非平衡载流子通过复合作用而消失，非平衡载流子的平均生存时间叫做寿命τ，寿命τ与复合中心在禁带中的位置密切相关，对于强p型和强n型材料，小注入时寿命τn为，寿命τp为5．迁移率是反映载流子在电场作用下运动难易程度的物理量，扩散系数是反映有浓度梯度时载n爱因斯坦关系式。

6．半导体中的载流子主要受到两种散射，它们分别是电离杂质散射和晶格振动散射。

前者在电离施主或电离受主形成的库伦势场下起主要作用，后者在温度高下起主要作用。

7．半导体中浅能级杂质的主要作用是影响半导体中载流子浓度和导电类型；深能级杂质所起的主要作用对载流子进行复合作用。

8、有3个硅样品，其掺杂情况分别是：甲含铝1015cm-3 乙. 含硼和磷各1017 cm-3 丙含镓1017 cm-3 室温下，这些样品的电阻率由高到低的顺序是乙甲丙。

样品的电子迁移率由高到低的顺序是甲丙乙。

费米能级由高到低的顺序是乙甲丙。

9．对n型半导体，如果以EF和EC的相对位置作为衡量简并化与非简并化的标准，那么EC EF 2k0T为非简并条件；0 EC EF 2k0T为弱简并条件；EC EF 010．当P-N结施加反向偏压增大到某一数值时，反向电流密度突然开始迅速增大的现象称为PN结击穿，其种类为：雪崩击穿、和齐纳击穿（或隧道击穿）。

11．指出下图各表示的是什么类型半导体？12. 以长声学波为主要散射机构时，电子迁移率μn与温度的-3/2 次方成正比13 半导体中载流子的扩散系数决定于其中的载流子的浓度梯度。

33C F V F E E kT E E kT −≤−≤或装 订 线 内 请 勿 答 题4、俄歇复合 参考答案：电子与空穴复合的方式之一，属非辐射复合，其中没有光子的发射。

载流子从高能级向低能级跃迁，发生导带电子与价带空穴复合时，不是通过辐射光子或声子的方式释放能量，而是通过碰撞将多余的能量传递给另一个载流子，使这个载流子被激发到能量更高的能级上去。

然后，获得高能的载流子通过与晶格的连续散射方式（不断放出声子）逐渐释放其较高动能的过程。

带间俄歇复合在窄禁带半导体中及高温情况下起着重要作用，而与杂质和缺陷有关的俄歇复合过程，则常常是影响半导体发光器件发光效率的重要原因。

5、PN 结电容 参考答案：描述PN 结中存储电荷量随外加电压发生变化的物理量，定义为：T dQC dV=。

PN 结中具有电荷存储效应的因素包括：空间电荷耗尽区的耗尽电荷和外加偏压后的过剩少子注入，分别对应于空间电荷区势垒电容和过剩少子的扩散电容。

（1）势垒电容C TPN 结上外加电压的变化，导致势垒区的空间电荷数量随外加电压变化，这种电容效应称为势垒电容。

在耗尽层近似下，PN 结反向偏压下的势垒电容可以等效为一个平行板电容器的电容。

（2）扩散电容C DPN 结加正向偏压时，由于少子的注入，在扩散区内，都有一定数量的少子和等量的多子的积累，而且它们的浓度随正向偏压的变化而变化，从而形成了扩散电容：D Dp Dn C C +C =。

由于扩散电容随正向偏压按指数关系增加，所以在大的正向偏压时，扩散电容起主要作用。

二、（每题10分，共30分）1. 假设Si 半导体中N 型杂质的掺杂浓度为d N ，P 型杂质的掺杂浓度为a N ，请写出该半导体的电中性条件表达式；如果d a N N >，写出在热平衡和完全电离条件下，载流子（n 和p ）浓度的表达式。

参考答案：（1）电中性条件表达式a a d d n N p p N n +−=+−其中，N d 和P a 分别是没有电离的施主和受主浓度。

一、填空题1．纯净半导体Si 中掺V 族元素的杂质，当杂质电离时释放 电子 。

这种杂质称 施主 杂质；相应的半导体称 N 型半导体。

2．当半导体中载流子浓度的分布不均匀时，载流子将做 扩散 运动；在半导体存在外加电压情况下，载流子将做 漂移 运动。

3．n o p o =n i 2标志着半导体处于 平衡 状态，当半导体掺入的杂质含量改变时，乘积n o p o 改变否？ 不变 ；当温度变化时，n o p o 改变否？ 改变 。

4．非平衡载流子通过 复合作用 而消失， 非平衡载流子的平均生存时间 叫做寿命τ，寿命τ与 复合中心 在 禁带 中的位置密切相关，对于强p 型和 强n 型材料，小注入时寿命τn 为 ，寿命τp 为 .5． 迁移率 是反映载流子在电场作用下运动难易程度的物理量， 扩散系数 是反映有浓度梯度时载 qnn 0=μ ，称为 爱因斯坦 关系式。

6．半导体中的载流子主要受到两种散射，它们分别是电离杂质散射 和 晶格振动散射 。

前者在 电离施主或电离受主形成的库伦势场 下起主要作用，后者在 温度高 下起主要作用。

7．半导体中浅能级杂质的主要作用是 影响半导体中载流子浓度和导电类型 ；深能级杂质所起的主要作用 对载流子进行复合作用 。

8、有3个硅样品，其掺杂情况分别是：甲 含铝1015cm -3 乙. 含硼和磷各1017 cm -3 丙 含镓1017 cm -3 室温下，这些样品的电阻率由高到低的顺序是 乙 甲 丙 。

样品的电子迁移率由高到低的顺序是甲丙乙 。

费米能级由高到低的顺序是 乙> 甲> 丙 。

9．对n 型半导体，如果以E F 和E C 的相对位置作为衡量简并化与非简并化的标准，那么T k E E F C 02>- 为非简并条件； T k E E F C 020≤-< 为弱简并条件； 0≤-F C E E 为简并条件。

10．当P-N 结施加反向偏压增大到某一数值时，反向电流密度突然开始迅速增大的现象称为 PN 结击穿 ，其种类为： 雪崩击穿 、和 齐纳击穿（或隧道击穿） 。

重庆⼤学《半导体器件物理》2019-2020学年上学期期末试卷半导体器件物理2019-2020学年期末试卷专业：电⼦科学与技术第⼀部分：选择题（30分）半导体材料的主要特征是什么？A)⾼电导率、⾼热导率B)低电导率、低热导率C)⾼电导率、低热导率D)低电导率、⾼热导率pn结的主要特征是什么？A)电压降低、电流增加B)电压升⾼、电流减少C)电压不变、电流增加D)电压不变、电流减少晶体管的主要类型是什么？A)双极晶体管、场效晶体管B)单极晶体管、双极晶体管C)场效晶体管、单极晶体管D)双极晶体管、单极晶体管半导体器件的主要应⽤领域是什么？A)计算机、通信、消费电⼦B)医疗、能源、交通C)航空、国防、教育D)环境、农业、⾦融半导体材料的主要缺陷是什么？A)点缺陷、线缺陷、⾯缺陷B)点缺陷、⾯缺陷、体缺陷C)线缺陷、⾯缺陷、体缺陷D)点缺陷、线缺陷、体缺陷第⼆部分：简答题（40分）简要介绍半导体材料的定义和分类。

（10分）什么是pn结？请列举两个主要特征。

（10分）简要介绍晶体管的⼯作原理和主要类型。

（10分）什么是半导体器件的热噪声？请列举两个主要影响因素。

（10分）第三部分：论述题（30分）选择以下论述题之⼀，写⼀篇⼤约300字的结构良好的论述。

论半导体器件在现代电⼦技术中的重要性。

论半导体材料的发展趋势和挑战。

第四部分：案例分析（20分）阅读以下案例，回答相关问题：案例：⼀种新型半导体器件的设计和制作这种器件的主要特征是什么？（5分）这种器件的设计和制作过程中涉及到了哪些半导体器件物理的概念？（5分）这种器件的应⽤前景是什么？（10分）注意：本试卷总分为120分。

学⽣必须回答第⼀部分和第⼆部分的所有题⽬。

学⽣可以选择第三部分的⼀个论述题。

第四部分的案例分析必须详细准确。

试卷时间为2⼩时。

一、选择题1.与绝缘体相比，半导体的价带电子激发到导带所需要的能量（ B ）。

A. 比绝缘体的大B.比绝缘体的小C. 和绝缘体的相同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.对于一定的N型半导体材料，在温度一定时，减小掺杂浓度，费米能级会（ B ）。

A.上移B.下移C.不变4.在热平衡状态时，P型半导体中的电子浓度和空穴浓度的乘积为常数，它和（ B ）有关A.杂质浓度和温度B.温度和禁带宽度C.杂质浓度和禁带宽度D.杂质类型和温度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（ B ）。

A.相同B.不同C.无关6.空穴是( B )。

A.带正电的质量为正的粒子B.带正电的质量为正的准粒子C.带正电的质量为负的准粒子D.带负电的质量为负的准粒子7.砷化稼的能带结构是（ A ）能隙结构。

A. 直接B.间接8. 将Si 掺杂入GaAs 中，若Si 取代Ga 则起（ A ）杂质作用，若Si 取代As 则起（ B ）杂质作用。

A. 施主B. 受主C. 陷阱D. 复合中心9. 在热力学温度零度时，能量比F E 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F E 小的量子态被电子占据的概率为（ A ）。

A. 大于1/2B. 小于1/2C. 等于1/2D. 等于1E. 等于010. 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11. P 型半导体发生强反型的条件（ B ）。

A. ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=i A S n N q T k V ln 0B. ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛≥i A S n N q T k V ln 20 C. ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=i D S n N q T k V ln 0 D. ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛≥i D S n N q T k V ln 2012. 金属和半导体接触分为：（ B ）。

一、名词解释1、施主杂质：在半导体中电离时，能够释放电子而产生导电电子并形成正电中心的杂质称为施主杂质。

受主杂质：在半导体中电离时，能够释放空穴而产生导电空穴并形成负电中心的杂质称为受主杂质。

2、本征半导体：完全不含缺陷且无晶格缺陷的纯净半导体称为本征半导体。

实际半导体不可能绝对地纯净，本征半导体一般是指导电主要由本征激发决定的纯净半导体。

3、多子、少子（1）少子：指少数载流子，是相对于多子而言的。

如在半导体材料中某种载流子占少数，在导电中起到次要作用，则称它为少子。

（2）多子：指多数载流子，是相对于少子而言的。

如在半导体材料中某种载流子占多数，在导电中起到主要作用，则称它为多子。

4、欧姆接触指金属与半导体的接触，其接触面的电阻远小于半导体本身的电阻，实现的主要措施是在半导体表面层进行高参杂或引入大量的复合中心。

5、（1）费米能级: 费米能级是绝对零度时电子的最高能级。

（2）受主能级: 被受主杂质所束缚的空穴的能量状态称为受主能级（3）施主能级：被施主杂质束缚的电子的能量状态称为施主能级6、电子亲和能：真空的自由电子能级与导带底能级之间的能量差，也就是把导带底的电子拿出到真空去而变成自由电子所需要的能量。

7、深/浅能级（1）浅能级杂质：在半导体中，能够提供能量靠近导带的电子束缚态或能量接近价带的空穴束缚态的杂质称为浅能级杂质。

（2）深能级杂质：在半导体中，能够提供能量接近价带的电子束缚态或能量接近导带的空穴束缚态的杂质称为深能级杂质。

8、肖特基势垒金属与半导体接触时，若二者功函不同，载流子会在金属与半导体之间流动，稳定时系统费米能级统一，在半导体表面一层形成表面势垒，是一个高阻区域，称为阻挡层。

电子必须跨越的界面处势垒通常称为肖特基势垒。

二、简答题1.简述PN结反向击穿的原理（雪崩效应、齐纳击穿、热电击穿）答：（1）雪崩击穿：半导体中， pn 结反向电压增大时，势垒区中的电场很强，在势垒区内的电子和空穴由于受到强电场的漂移作用，具有很大的动能，它们与势垒区内的晶格原子发生碰撞时，能把价键上的电子和空穴碰撞出来，成为导电电子，同时产生一个空穴。

半导体物理学试题及答案半导体物理学试题及答案(一) 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EF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EF小的量子态被电子占据的概率为( A )。

A、大于1/2B、小于1/2C、等于1/2D、等于1E、等于09、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??后，其中非平衡载流子将衰减为原来的( A )。

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n i = 1.510×10/cm3电荷的电量 q= 1.6 ×10-19Cn2/V sp2/V s μ=1350 cmμ=500 cmε0×10-12F/m=8.854一、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E C和 E F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、。

9．在 Si-SiO 2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。

半导体物理期末试题及答案第一题：1. 请简述什么是半导体材料？并举例说明。

半导体材料是介于导体和绝缘体之间的材料，具有介于宽禁带和窄禁带之间的带隙能量。

在常温下，半导体材料既可以导电又可以绝缘。

它的导电性质可以通过控制掺杂来改变。

例如，纯净的硅元素是绝缘体，而掺杂的硅元素可以成为半导体材料。

第二题：2. 请解释什么是PN结？并简述其工作原理。

PN结是由P型半导体和N型半导体之间形成的结。

P型半导体中的杂质具有正电荷，被称为施主杂质；N型半导体中的杂质具有负电荷，被称为受主杂质。

PN结的形成是通过将P型半导体和N型半导体紧密接触，使得施主和受主杂质间发生电荷转移。

工作原理：在PN结中，由于施主杂质和受主杂质之间的电荷转移，使得PN结两侧形成了电场。

这个电场导致了电子从N区向P区漂移，同时空穴从P区向N区漂移。

这种漂移现象产生了空间电荷区，称为耗尽层。

在没有外加电压时，由于耗尽层的存在，PN结处于平衡状态。

当施加外加电压时，可以改变耗尽层的宽度。

正偏压（P极接正电，N极接负电）会使得耗尽层变窄，增加电流流过的机会，从而形成导通。

而负偏压（P极接负电，N极接正电）则会使得耗尽层变宽，阻止电流流过，从而形成截止。

第三题：3. 请解释什么是PN结的击穿电压？并说明几种常见的击穿方式。

PN结的击穿电压是指当施加外加电压达到某一临界值时，PN结内的电场强度足以克服材料的绝缘性，导致电流剧增的电压。

击穿电压是PN结失去绝缘特性的临界电压。

常见的击穿方式包括：- 穿越击穿：在高反向电压下，电子从PN结中的价带直接穿越到导带。

这种击穿一般发生在高纯度的材料中。

- 雪崩击穿：在高反向电压下，少数载流子加速并与相邻的原子碰撞，释放更多的载流子。

这种击穿一般发生在掺杂较多的材料中。

- 隧道击穿：在高反向电压下，载流子通过突破禁带形成隧道效应而穿越PN结。

这种击穿一般发生在材料的禁带很窄的情况下。

第四题：4. 请介绍几种常见的半导体器件，并简要说明其原理和应用。

赣 南 师 范 学 院第1页 共2页2010–2011学年第一学期期末考试参考答案（A 卷）开课学院：物电学院 课程名称：半导体物理学 考试形式：闭卷，所需时间：120分钟注意事项：1、教师出题时请勿超出边界虚线；2、学生答题前将密封线外的内容填写清楚，答题不得超出密封线；3、答题请用蓝、黑钢笔或圆珠笔。

一、填空题（共30分，每空1分） 1、 电子 空穴 电子 2、 替位式 间隙式 3、 01()1exp()Ff E E E k T=-+ 在热平衡状态下，电子在允许的量子态上如何分布0()F E E k TB f E e--= 前者受泡利不相容原理的限制4、 电子 空穴 00n p 电子-空穴对 n p = 多数 少数 多数 注入的非平衡多数载流子浓度比平衡时的多数载流子浓度小得多 少数 注入的非平衡少数载流子浓度比平衡时的少数载流子浓度大得多5、 电子在导带和价带之间的直接跃迁，引起电子和空穴的直接复合 电子和空穴通过禁带的能级（复合中心）进行复合 发射光子 发射声子 将能量给予其它载流子，增加它们的动能6、 半导体表面非平衡载流子浓度比内部高扩散 扩散 漂移 漂移二、选择题（共10分，每题2分） 1、A 2、B 3、D 4、C 5、B 三、计算题（共60分）一、1、解：（1）因为n p nq pq σμμ=+，又2i np n =，所以22i n p i n nq q n n σμμ=+≥=根据不等式的性质，当且仅当n nq μ＝2i p n q nμ时，上式取等。

解得：1/2()p i nn n μμ=，即此时电导率σ最小。

相应地，此时21/2()i n ipn p n nμμ==（2）对本征Ge ：13192()2.510 1.610(19003800)2.2810(/)i i n p n q S cm σμμ--=+ =⨯⨯⨯⨯+ =⨯在最小电导率条件下：min 1319((2(2.510)(1.610)/n p i n q n q n S cm σμμ--2=+ =2 =⨯⨯⨯⨯ =2.12⨯10()（3）当材料的电导率等于本征电导率时，有：00()n p i n p n q p q n q μμμμ+=+即：200()i n p i n p n n q q n q n μμμμ+=+整理得:2200()0n i n p ip n n n n μμμμ-++=解得:0nn =带入数据得：00()2i i n n n n ==舍或赣南师范学院考试卷（ A 卷 ）第2页 共2页∴1330 1.2510/2in n cm ==⨯ 213300510/i n p cm n ==⨯显然，此材料是p 型材料。

半导体物理器件原理（期末试题大纲）指导老师：陈建萍一、简答题（共6题，每题4分）。

代表试卷已出的题目1、耗尽区：半导体内部净正电荷与净负电荷区域，因为它不存在任何可动的电荷,为耗尽区（空间电荷区的另一种称呼）。

2、势垒电容：由于耗尽区内的正负电荷在空间上分离而具有的电容充放电效应，即反偏Fpn结的电容。

3、Pn结击穿：在特定的反偏电压下,反偏电流迅速增大的现象。

、欧姆接触：金属半导体接触电阻很低,且在结两边都能形成电流的接触.5、饱和电压：栅结耗尽层在漏端刚好夹断时所加的漏源电压。

、阈值电压：达到阈值反型点所需的栅压。

、基区宽度调制效应：随C-E结电压或C-B结电压的变化，中性基区宽度的变化。

8、截止频率:共发射极电流增益的幅值为1时的频率。

9、厄利效应:基带宽度调制的另一种称呼(晶体管有效基区宽度随集电结偏置电压的变化而变化的一种现象）10、隧道效应：粒子穿透薄层势垒的量子力学现象。

11、爱因斯坦关系：扩散系数和迁移率的关系:12、扩散电容：正偏pn结内由于少子的存储效应而形成的电容.、空间电荷区:冶金结两侧由于n区内施主电离和p区内受主电离而形成的带净正电荷与净负电荷的区域.14、单边突变结:冶金结的一侧的掺杂浓度远大于另一侧的掺杂浓度的pn结。

15、界面态：氧化层—-半导体界面处禁带宽度中允许的电子能态。

16、平带电压:平带条件发生时所加的栅压,此时在氧化层下面的半导体中没有空间电荷区。

17、阈值反型点：反型电荷密度等于掺杂浓度时的情形.18、表面散射:当载流子在源极和源漏极漂移时,氧化层--半导体界面处载流子的电场吸引作用和库伦排斥作用.19、雪崩击穿：由雪崩倍增效应引起的反向电流的急剧增大，称为雪崩击穿.20、内建电场：n区和p区的净正电荷和负电荷在冶金结附近感生出的电场叫内建电场，方向由正电荷区指向负电荷区，就是由n区指向p区。

21、齐纳击穿：在重掺杂pn结内,反偏条件下结两侧的导带与价带离得非常近，以至于电子可以由p区的价带直接隧穿到n区的导带的现象。

《半导体器件物理》试卷（一）一、填空（共32分，每空2分）1、PN结电容可分为和两种，它们之间的主要区别。

2、当MOSFET器件尺寸缩小时会对其阈值电压VT产生影响，具体地，对于短沟道器件对VT的影响为，对于窄沟道器件对VT的影响为。

3、在NPN型BJT中其集电极电流IC受电压控制，其基极电流IB受电压控制。

4、硅-绝缘体SOI器件可用标准的MOS工艺制备，该类器件显著的优点是。

5、PN结击穿的机制主要有等几种，其中发生雪崩击穿的条件为。

6、当MOSFET进入饱和区之后，漏电流发生不饱和现象，其中主要的原因有，和。

二、简述（共18分，每小题6分）1、Early电压V A。

2、截止频率f T。

3、耗尽层宽度W。

三、分析（共20分，每小题10分）1、对于PNP型BJT工作在正向有源区时载流子的输运情况；2、热平衡时突变PN结的能带图、电场分布，以及反向偏置后的能带图和相应的I-V特性曲线。

（每个图2分）四、计算推导（共30分，每小题15分）1、MOSFET工作在非饱和区时的Sah方程推导，并求解跨导g m和沟道电导g D，说明提高gm的具体措施；（每步2分，电导计算4分，措施3分）2、在NPN双极型晶体管正向有源区工作时，，，试求该器件正向电流增益，并说明提高的几种途径。

其中，，。

（计算推导9分，措施6分）《半导体器件物理》试卷（二）一、填空（共24分，每空2分）1、PN结电击穿的产生机构两种；2、双极型晶体管中重掺杂发射区目的；3、晶体管特征频率定义；4、P沟道耗尽型MOSFET阈值电压符号；5、MOS管饱和区漏极电流不饱和原因；6、BV CEO含义；7、MOSFET短沟道效应种类；8、扩散电容与过渡区电容区别。

二、简述（共20分，每小题5分）1、内建电场；2、发射极电流集边效应；3、MOSFET本征电容；4、截止频率。

三、论述（共24分，每小题8分）1、如何提高晶体管的开关速度？2、BJT共基极与共射极输出特性曲线的比较。

半导体物理学试题及答案半导体物理学试题及答案(一) 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EF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EF小的量子态被电子占据的概率为( A )。

A、大于1/2B、小于1/2C、等于1/2D、等于1E、等于09、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??后，其中非平衡载流子将衰减为原来的( A )。

半导体物理期末试题半导体物理期末试题一、选择题（每题2分，共10题）1. 半导体是指能够_________________。

a. 导电b. 断电c. 绝缘2. 当 pn 结加正向电压时，常称之为______________。

a. 正向偏置b. 反向偏置c. 断电3. 半导体在常温下的禁带宽度约为____________。

a. 1eVb. 2eVc. 3eV4. 在掺杂半导体中，如果放入的掺杂杂质种类与基体元素种类相同，称之为____________掺杂；如果放入的掺杂杂质种类与基体元素种类不相同，称之为_____________掺杂。

a. n型，p型b. p型，n型c. p型，n型5. 热电偶是基于热电效应原理制成的一种__________________。

a. 温度计b. 电阻c. 电流6. 三极管是由__________结构组成的器件。

a. pnb. npnc. pnp7. 共振器中的谐振腔是一种具有特定_______________的装置。

a. 质量b. 尺寸c. 温度8. 半导体二极管的有效特性方程为_________________。

a. I = I0 * (e^(qU / kT) - 1)b. I = I0 * (e^(qU / n) - 1)c. I = I0 * (e^(q / nU) - 1)9. 在正向偏置的二极管中，当二极管正向电流增大时，二极管正向电压__________。

a. 增大b. 减小c. 不变10. 碳化硅是一种常用的_________________。

a. 反射镜材料b. 金刚砂c. 陶瓷材料二、简答题（每题10分，共4题）1. 简述 pn 结的形成原理与特性。

2. 简述半导体的掺杂原理与类型。

3. 简述三极管的工作原理及其应用领域。

4. 什么是谐振腔？举例说明谐振腔的应用。

三、计算题（每题20分，共2题）1. 已知在一个p型半导体中，施主杂质浓度为1e18，扩散深度为10um，施主杂质扩散系数为1e-3cm^2/s，求施主杂质扩散的时间。

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n i = 1.510×10/cm3电荷的电量 q= 1.6 ×10-19Cn2/V sp2/V s μ=1350 cmμ=500 cmε0×10-12F/m=8.854一、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E C和 E F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、。

9．在 Si-SiO 2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。