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1、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（）A. 1 B. 2C. 4D. 82 关于本征半导体，下列说法中错误的是（）A.本征半导体的费米能级Ef=E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qn o=qpo3 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（）A. APB _d Apt) dtD.24 下面pn结中不属于突变结的是（）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rfp结D.低表面浓
2、度的深扩散结5 .关于pn结，下列说法中不正确的是（）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（）A. =n :让 B.二 p ： ： ： ： po C. ： n 二,：pD.二 p ： ： ： ： n07 .关于空穴，下列说法不正确的是（）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
3、公式np=n2，下列说法正确的是（）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（）A. pn 结中 Xd xnB. n +p 结中 Xd XpC. Xd与势垒区上总电压Vd-V成正比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（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、
4、填空题1. N型半导体中多子为，少子为； P型半导体中多子为，少子为。np。表示 的浓度；Pn。表示的浓度。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PaH，则电中性条件为。3 . TOK时，电子占据费米能 级的概率是。4 .pn结空间电荷区中内建电场的方向是由一区指向一区；在耗尽近似下， 空间电荷密度等于。5 . pn结加正向偏压V时势垒高度由qVD变成; pn结加反向偏压V时势垒高度由qVD变成6 .理想pn结的电流电压方程J=Js （ev/kT-1）又称为，其中叫做；在国际单位制下，Js的单位是。由此方程可知，pn结的最主要特性是具有 或。7 .状态密度就
5、是每单位能量间隔内的。计算状态密度时，我们近似认为能带中的能级作是 分布的。8 .半导体材料最常见的三种晶体结构分别是、和 。比如，硅是 结构，珅化彳家是 结构。49 氢原子电离能Eo一通会上，则类氢杂质电离能为也Ed =。2 （4兀坯）2舟2,10 .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：（1）什么是LED? （2）已知的最便宜的半导体材料是什么？2. pn结热平衡时势垒高度qVD的大小与中
6、性P区和N区的费米能级（和EtP）的关系是什么？平衡pn结能带最主要的两个性质是什么？3. 图1是隧道结的平衡示意图，试 根据此图回答下列问题:(1)隧道结对结两边半导体掺杂的要求是什么？(2)如图1所示状态时隧道结有无 隧道电流？(3)隧道结电流电压曲线的主要特 性是什么？图14图2是川-V和U-切族半导体材料的能隙示意图，试根据此图回答下列问题：(1 ) 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？(2)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？(3)图中半导体材料哪些是川V,那些是U
7、切族？各列举三个。3.04.0M&065 .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（即温度范围，用a、b、c表示）。一般而言，实际器件工作在那个区 域？*100200300400500600700Tffl)6 .图4是非平二AR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 D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？IE图47 .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？电场方向-A8 . PN结上的电容包括势垒电容
8、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G,势垒电容和扩散电容分别为C T和Cd,请写出Cj与C T和Cd的关系式。四、计算题1 . Si晶格常数为a,其原子半径近似为一a。求：晶胞中所有Si原子占据晶 8胞的百分比。2 .N型硅 室温下光稳定照射后获得非平衡载流子浓度in = Ap=1014cm突然撤掉光照，经过20微秒后，非平衡空穴浓度变为10icm;求硅材料的寿命。3 掺有1.1X 1016 cm硼原子和9X 1015 cm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。4 .硅中掺入百万分之一的碑，求碑的实际掺杂浓度。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（假设扩散长 度和扩散系数与温度无关）。7