半导体物理样卷 SEU

课程名称 半导体物理 考试学期

得分

适用专业 电子科学

考试形式

闭卷

考试时间长度 120分钟

一、 填空（每空1分，共27分）

1．纯净半导体Si中掺Ⅲ族元素的杂质，当杂质电离时从Si中夺取 ，在Si晶体的共价键中产生了一个 ，这种杂质称 杂质；相应的半导体称 型半导体。

2．当半导体中载流子浓度存在浓度梯度时，载流子将做 运动；半导体存在电

势差时，载流子将做 运动，其运动速度正比于 ，比例系数称为 。

3．np>n2

i意味着半导体处于 状态，其中n= ；

p 。这时半导体中载流子存在净复合还是净产生？ 。 4．半导体中浅能级杂质的主要作用是 ；深能级杂质所起的主要作用 。

5．非平衡载流子通过 而消失， 叫做寿命τ，寿命τ

与 在 中的位置密切相关，当 寿命τ趋向最小。

6．半导体中的载流子主要受到两种散射，它们分别是 和 。前者在 下起主要作用，后者在 下起主要作用。

7．半导体中掺杂浓度很高时，杂质电离能 （增大、减小、不变？），禁带宽度 （增大、减小、不变？）。

8．p-n结电容包括 电容和 电容，在反向偏压下， 电容起主要作用。

二、 简要回答（共40分）

1．什么是直接复合？什么是间接复合？试述它们在半导体器件中的作用。 2 何谓非简并化半导体？何谓简并化半导体？

3．下图分别是半导体材料Si、Ge、GaAs的能带结构示意图。

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（1）请指出图a 、图b、 图c分别对应何种材料，您判断的依据是什么？

（2）在三幅图中，价带对于同一个K，E(K)可以有两个值，表明对应两种有效质量不同的空穴，即重空穴和轻空穴。试指出曲线1、2分别对应哪种空穴，依据是什么？

4．当GaAs样品两端加电压时，样品内部便产生电场E。电子的平均漂移速度vd随电场的变化关系如下图所示，请解释之。

5．若在掺有受主杂质NA的p型衬底上采用扩散工艺又掺入一层浓度为ND施主杂质，且ND>>NA，本征载流子浓度为ni。（1）写出接触电势差VD的表达式；（2）画出平衡时p-n结的能带图，请问p区和n区哪边的势垒宽度宽？（3）说明外加正向偏置时，正向扩散电流的主要成分是电子电流还是空穴电流？（4）若外加正向电压为Vf时，分别写出注入p区和n区的载流子浓度？

三、 计算（共33分）

1．（8分）早期锗硅等半导体材料常利用测其电阻率的办法来估计纯度，若测得室温下电阻率为10cm，试估计N型锗的纯度，并讨论其局限性。（300K较纯锗样品的电子迁移

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率n3900cm2V1s1，锗原子密度d=4.4210cm, 电量e=1.610A.s）。

22-3-19

2．（9分）一个半导体棒，光照前处于热平衡态，光照后处于稳定态的条件，分别由下图

10-3

给出的能带图来描述。设室温（300K）时的本征载流子浓度ni=10cm,试根据已知的数据确定：

（1）热平衡态的电子和空穴浓度n0和p0； （2）稳定态的空穴浓度p； （3）当棒被光照射时，“小注入”条件成立吗？试说明理由。

3.（8分）如图所示，一个很长的掺杂均匀的n型半导体样品，其中心附近长度为2a的

范围内被一稳定光照射，假定光均匀的穿透样品，电子-空穴对的产生率为G。

EppPpDppEPPG ） （少子的连续性方程为txXx2

（1） 写出整个样品在小注入条件下的少数载流子方程表达式

（2）写出边界条件

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