半导体试题(A)

陕西科技大学 试题纸

课程 半导体物理 班级

学号 姓名 题号 得分 阅卷人 一、选择题（15）

1. 金属-半导体接触整流理论：扩散理论和热电子发射理论分别只适用于（ ）。 （A）厚阻挡层和薄阻挡层 （B）薄阻挡层和厚阻挡层

（C）正向厚阻挡层和正向薄阻挡层 （D）反向厚阻挡层和反向薄阻挡层 ２ 突变耗尽层的条件是（ ）

（A）外加电压和接触电势都降落在耗尽层上 （B）耗尽层中的电荷是由电力施主和电力受主的电荷组成 （C）耗尽层外的半导体是电中性的 （D）（A）、（B）（C） ３ 自补偿效应的起因是（ ）

（A）材料中先以存在某种深能级杂质 （B）材料中先以存在某种深能级缺陷 （C）掺入的杂质是双性杂质 （D）掺杂导致某种缺陷产生

４ 某半导体中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 ５ 实际上，在非平衡条件下，往往起重要作用的是（ ）。

（A）多数载流子 （B）少数载流子 （C）多数和少数载流子 （D）非平衡少数载流子 ６ 硅中掺金的工艺主要用于制造（ ）器件。 （A）高可靠性 （B）高反压 （C）高频 （D）大功率

７ 欲在掺杂适度的无表面态ｎ型硅（Wm=4.25eV）上做欧姆接触，以下四种金属中最适合的是（ ）．

（A）In(Wm=3.8eV) （B）Cr(Wm=4.6eV) （C）Au(Wm=4.8eV) （D）Al(Wm=4.2eV) ８ 在光电转换过程中，硅材料一般不如砷化镓量子效率高，因其（ ）。

（A）禁带较窄 （B）禁带是间接跃迁型 （C） 禁带较宽 （D） 禁带是直接跃迁型

一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 总分

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９. 公式 ?C?qB中的mn*( )。 mn*（A）对硅取值相同 （B）对ＧａＰ取值相同 （C）对ＧａAＳ取值相同 （D）对Ｇｅ取值相同 10. 轻空穴指的是（ ）。

（A）质量较小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空穴 （D）自施－轨道耦合分裂出来的能带上的空穴 11根据费米分布函数，空穴占据（EF +kT) 能级的几率（ ）。

（A） 等于电子占据（EF +kT) 级的几率 （B） 等于电子占据（EF -kT) 级的几率 （C）大于空穴占据EF的几率 （D）大于电子占据EF 的几率

12 对于只含有一种杂质的非简并n型半导体，费米能级EF 随温度的上升而（ ）。 （A） 单调上升 （B）单调下降 （C）经过一极小值趋近Ei （D）经过一极大值趋近Ei 13 若某种材料的电阻率随温度上升而先下降后上升，该材料是（ ） （A）金属（B） 本征半导体（C）掺杂半导体（D）高纯化合物半导体 14 公式 中的 是载流子的（ ）。

（A） 迁移率 （B）寿命 （C）平均自由时间 （D）扩散系数 15 下列情形中，室温下功函数最大者为（ )。

（A） 含硼1×1015/cm3的硅 （B）含磷1×1016/cm3的硅 （C） 含硼1×1015/cm3，磷1×1016/cm3的硅 （D） 纯净硅

二、填空题（25）

1. 计算半导体中载流子浓度时，不能使用玻尔兹曼统计代替费米统计的判定条件是（ 0

2. n型硅掺砷后，费米能级向（ 上 ）移动，当温度升高时，费米能级向（ 下 ）移动。 3. 本征半导体是指（不含杂质与缺陷）的半导体，其费米能级位于禁带（ 中央 ）。 4. 电离杂质对载流子的散射几率Pi与温度T的关系是（ ? T-3/2 ），由此决定的迁移率与温度的关系为（ ? T3/2 ）。

5. 有效陷阱中心的位置靠近（平衡时的费米能级 ）。

6. pn结击穿的机理有：（ 雪崩击穿 ）、（隧道击穿 ）、（ 热电击穿 ） 7. 金在半导体硅中是一种（深能级 ）杂质。

8. 深能级杂质在半导体中起（ 复合中心或陷阱 ）的作用。浅能级杂质在半导体中起

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（ 施主或受主 ）的作用。 9. 根据强反型条件：VS?2k0T?NAln??nq?i??，VS（ 越?，衬底杂质浓度（ 越高 ）?大 ），越（ 不易 ）达到强反型。

10. 金属—绝缘层—n型半导体构成的MIS结构，当半导体表面积累，表面势V（，s 为正值 ）表面耗尽时，表面势Vs( 为负值)。

11. 分析半导体器件的基本方程分别为：（ 泊松方程 ）、（输运方程 ）、（ 连续性方程 ）。

12. 一般在非平衡状态时，往往总是多数载流子的准费米能级和平衡时的费米能级偏离（ 不多 ），而少数载流子的准费米能级偏离（ 大 ）。

三、简答题（15）

1. 何谓杂质补偿？杂质补偿的意义何在？

答：当半导体中既有施主又有受主时，因为施主和受主间的相互作用，施主和受主将先互相抵消，剩余的杂质最后电离，这就是杂质补偿。利用杂质补偿效应，采用扩散或离子注入方法可以根据需要改变半导体中某个区域的导电类型，制造各种器件。杂质补偿需控制得当，否则会出现杂质的高度补偿。

2. 什么是欧姆接触？金属与半导体形成欧姆接触的方法有那些？

答：欧姆接触是指其电流-电压特性满足欧姆定律的金属与半导体接触，即不产生明显的附加阻抗，而且不会使半导体内部的平衡载流子浓度发生显著改变。形成欧姆接触的常用方法有两种，如果：Ws>Wm，其一是金属与重掺杂n型半导体形成能产生隧道效应的薄势垒层，其二是金属与p型半导体接触构成反阻挡层。

3. 平均自由程与扩散长度有何不同？

答：平均自由程是在连续两次散射之间载流子自由运动的平均路程。而扩散长度则是非平衡载流子深入样品的平均距离。它们的不同之处在于平均自由程由散射决定，有??1/P，而扩散长度由扩散系数和材料的寿命来决定，有Lp?DP?。

四、试分析间接复合效应与陷阱效应有何异同。（15）

答：间接复合效应是指非平衡载流子通过位于禁带中特别是位于禁带中央的杂质或缺陷能级Et而逐渐消失的效应，Et的存在可能大大促进载流子的复合；

陷阱效应是指非平衡载流子落入位于禁带中的杂质或缺陷能级Et中，使在Et上的电子或空穴的填充情况比热平衡时有较大的变化，从引起Δn≠Δp，这种效应对瞬态过程的影响很重要。

两者都是在有缺陷能级、非平衡载流子存在的情况下发生的效应。陷阱效应有电子陷阱

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和空穴陷阱，而复合中心具有直接复合中心、间接复合中心等。

此外，最有效的复合中心在禁带中央，而最有效的陷阱能级在费米能级附近，对于再低的能级，平衡时已被电子填满，不可能有陷阱作用。一般来说，所有的杂质或缺陷能级都有某种程度的陷阱效应，而且陷阱效应是否成立还与一定的外界条件有关。

陷阱中心的存在大大增长了从非平衡态回复到平衡态的驰豫时间，因此陷阱的存在将影响对寿命的测试，而用于光电导体的硫化物或氧化物中的陷阱中心往往起决定性的作用。可以将复合效应用于开关期间以及与之有关的的电路制造中，如硅中掺金，可以大大缩短少数载流子的寿命，提高响应时间。

五、C0和CS分别为绝缘层的电容和半导体的电容，证明理想MIS结构的电容C有如下关系式：

所以111????4?CCoCs （15）

MIS结构的等效结构如图（图略），设MIS结构上所加电压为VG，金属极板上的电荷为Qm， V0和VS分别为绝缘层的电压降和半导体的电压降

六、某掺施主杂质的非简并Si样品，试求EF=（EC+ED）/2时施主的浓度。（15）

解：EF=（EC+ED）/2条件可以判断施主杂质的电离为弱电离 由于半导体是非简并半导体，所以有电中性条件

n0=ND+

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因为C?dQm??1?dVG而Co??r?0d0?Qm????2?Vo Cs?VG?Vs?V0dQm????3?dVs?C?dQmdQm11???dVsdVo11dVGdVs?dVo??dQmdQmCoCs所以111????4?CCoCs其中n0为电子浓度，而ND+为电离了的施主浓度。 在平衡态：n0?NCe ND?所以有;

Nce?Ec?EFk0T?EC?EFk0T

?ND1?2eED?EF-kT0?NDED?EF1?2ek0T施主电离很弱时，等式右边分母中的“1”可以略去，N即Ncek0T?Dek0T2?NDE?ED1?EF?C??k0T?ln??2N22?V?Ec?EFED?EF????而EF?则1?EC?ED?2ND?2Nc

答：ND为二倍NC。

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