2024半导体模拟复习题

半导体物理模拟复习题

名词、概念、简答

1. 能带理论，并以此解释导体、半导体、绝缘体。 2. 有效质量及其物理意义。

3. 硅和锗的导带结构。对硅来说若B沿[111]、[110]、[100]晶轴方向，分别可以观察到几个回旋共振吸收峰？

4. 解释说明何为施主杂质、受主杂质、杂质能级位置、半导体导电类型。 5. 状态密度。

6. 费米分布函数、费米能级，玻耳兹曼分布函数。 7. 简并半导体与非简并半导体。 8. 本征态及其特点。

9. 载流子的散射主要包括哪两种？（电离杂质、晶格振动） 10. 什么是热载流子、多能谷散射、体内负微分电导？

11. 迁移率μ、电导率σ、与电阻率ρ随杂质浓度N0与温度的变化关系。 12. 载流子的产生与复合。 13. 非平衡载流子。 14. 准费米能级。

15. 直接复合、间接复合，体内复合、表面复合的物理意义。

16. 载流子复合放出能量的方法有哪三种？（发射光子、发射声子、将能量给予其它载流子）何谓俄歇复合？

17. 什么是陷阱效应？杂质能级在什么位置最有利于陷阱作用。（杂质能级与平衡时费米能级重合时） 18. 爱因斯坦关系式及其意义。 19. 扩散运动、扩散长度。

20. 少数载流自在漂移和扩散运动同时存在所遵守的运动方程（连续性方程）的表达式。

21. 简述热平衡状态下的p-n结的形成过程。

22. p-n结的能带图。

23. 理想p-n结模型及其电流电压特性方程。

24. 通常影响p-n结电流电压特性偏离理想方程有哪几种因素？ 25. p-n结电容通常包括哪两部分？（势垒、扩散） 26. p-n结的击穿分类。

27. p-n结隧道效应产生的物理机理。

一、选择题

1．电子在晶体中的共有化运动指的是 C 。 A.电子在晶体中各处出现的几率相同 B.电子在晶体元胞中出现的几率相同

C.电子在晶体各元胞对应点出现的几率相同 D.电子在晶体各元胞对应点有相同的相位

2．如果n型半导体的导带极值在[111]轴及对称方向上，当磁场沿[110]方向时，测的共振吸收峰的个数是 C 。

A．1个 B． 2个 C．3个 D． 4个

143143

3、某一半导体掺施主杂质浓度ND=5ⅹ10/cm,当温度为500K时，ni=7ⅹ10/cm.则电子和空穴的浓度分别近似为 。

143143143143

A. n0 =1.2ⅹ10/cm p0=1ⅹ10/cm B. p0=4ⅹ10/cm p0=5ⅹ10/cm

143153143143

C. n0=5ⅹ 10/cm p0=1ⅹ10 /cm D. n0=1ⅹ 10/cm p0=7ⅹ10/cm

4．有效复合中心的能级通常都是靠近 。

A． EC B．EV Ｃ．Ｅi D．EF

５．简并半导体是指 A 的半导体。 A．（EC-EF）或（EF-EV）≤0 B．（EC-EF）或（EF-EV）≥０

Ｃ．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

6．在GaAs中熔入GaP可使其 。 A．禁带变宽 B．增加电子陷阱 Ｃ．禁带变窄 Ｄ．增加空穴陷阱

７．本征半导体是指 的半导体。 Ａ．不含杂质与缺陷 B．电子密度与空穴密度相等

Ｃ．电阻率最高 Ｄ．电子密度与本征载流子密度相等

８．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．不含任何杂质 Ｄ．处于绝对零度

９．若浓度为Nt的复合中心掺入本征硅，设其能级位于禁带中央，起电子和空穴的俘获系数分别为rn和rp ，则小注入寿命为 。 Ａ．1/Ntrp

B. 1/Ntrn C. 1/Ntrp+1/Ntrn D. 1/Ntni

10.半导体中的载流子的扩散系数决定于其中的 。

A．散射机构 B．复合机构 Ｃ．杂质浓度梯度 Ｄ．表面复合速度

11.重空穴指的是 。 A．质量较大的原子组成的半导体中的空穴 B．价带顶附近曲率较大的等能面上的空穴 C．价带顶附近曲率较小的等能面上的空穴 D．自旋—轨道藕合分裂出来的能带上的空穴

12．硅中掺金的工艺主要用于制造 的器件。 A．高可靠性 B.高反压 C.高频 D.大功率

13.根据费米分布函数,电子占据(EF+KT)能级的几率 。 A． 等于空穴占据（EF+KT)的几率 B．等于空穴占据（EF -KT)的几率 C． 大于电子占据EF的几率 D． 大于空穴占据EF的几率

14.公式μ=qτ/m﹡中的τ是载流子的 。

A．渡越时间 B．寿命 Ｃ．平均自由时间 Ｄ．扩散系数

15．3个硅样品的掺杂情况如下：

173173

甲.含镓1ⅹ10/cm 乙.含磷1ⅹ10/cm 丙.不掺杂

这些样品在室温下费米能级由底到高的(以EV为基准)的顺序是 。 A．甲乙丙 B．甲丙乙 Ｃ．乙丙甲 Ｄ．丙甲乙

16、对于Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体，随着平均原子序数的增加 。 A.禁带宽度增大 B.禁带宽度变小

C.最低的导带极小值从布里渊中心移向边界 D.最低的导带极小值在布里渊中心不变

二、填空题

1、 有效质量的意义是

2. 半导体的状态密度意义为

3．影响半导体散射的两种机制为 及

4．半导体中载流子电场作用下的运动称为 ，由浓度梯度引起的载流

子运动称为 。

5．爱因斯坦关系为 最有效的复合中心能级在

６．PN结被击穿的三种方式为 ， ， 。

７．扩散长度是指 。

８．p-n结势垒电容是由于 而产生的

扩散电容是由于 。

9．载流子复合放出能量的方法有哪三种 ， ， 。

10．计算半导体中载流子浓度时，不能使用玻耳兹曼统计代替费米统计的判定条件是 ，这种半导体被称为 。

11、一般地将缺陷分为 ， ， 三类。

12、就复合过程的微观机构讲，复合过程大致分为 ， 两种。

13、突变结的势垒高度VD= ，

突变结的势垒宽度XD= 。

14、电导有效质量mc的表达式为 。 导带底状态密度有效质量mdn为 。

三、简答题

1． 简述热平衡状态下的p-n结的形成的物理机理及其用途。

2． 以As掺入Ge中为例，说明什么是施主杂质、施主杂质电离过程和n型半导体。 3． 以Ga掺入Ge中为例，说明什么是受主杂质、受主杂质电离过程和p型半导体。 4、定性解释如图硅电阻率和温度的关系。

ρ C A B

T

硅电阻率与温度关系示意图

5、定性解释如图n型Si中导带电子浓度和温度的关系。

n型Si中导带电子浓度和温度的关系曲线

6、定性解释如图Si中不同掺杂浓度条件下费米能级与温度的关系。

Si中不同掺杂浓度条件下费米能级与温度的关系

7、画出p型半导体在光照（小注入）前后的能带图，标出原来的费米能级和光照时的准费米能级。

8、何为p-n结击穿？p-n结击穿共有哪三种方式？分别简述这三种击穿的物理机理。 9、 写出少数载流子在漂移和扩散运动同时存在，并考虑到载流子的复合和产生诸因素所遵

守的运动方程（连续性方程）的表达式，并指出每一项的物理意义。

10、简述理想p-n结模型的假设条件，何为肖克莱方程式？影响p-n结电流电压偏

离理想方程有哪些因素？

11、热平衡状态下p-n结内建电场的方向如何?简述在外加电压下p-n结势垒的变化及载流子

的运动。

12、试说明p-n结外加正向及反向电压时扩散电流形成的机理。

13、对于杂质浓度一定的 n型半导体，随着温度的升高，分析载流子以杂质电离为主要来源过渡到以本征激发为主要来源的过程，并定性分析费米能级的变化。

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