华工半导体物理试卷A(2012.7)

,考试作弊将带来严重后果！

华南理工大学期末考试

《半导体物理学》试卷A

1. 考前请将密封线内各项信息填写清楚；

所有答案请直接答在试卷上(或答题纸上)；

．考试形式：闭卷；

．电子在晶体中的共有化运动指的是。

．电子在晶体中各点出现的几率相同

．电子在晶体元胞中各点出现的几率相同

．电子在晶体各元胞对应点出现的几率相同

．电子在晶体各元胞对应点有相同位相

．本征半导体是指的半导体。

．不含杂质与缺陷

．电子密度与空穴密度相等

．电阻率最高

．电子密度与本征载流子密度相等

．若某半导体导带中发现电子的几率为零，则该半导体必定。．不含施主杂质

．不含受主杂质

．不含任何杂质

．处于绝对零度

．砷化镓的导带极值位于布里渊区。

．中心

．<111>方向近边界处

．<100>方向近边界处

．<110>方向近边界处

．重空穴指的是。

．质量较大的原子组成的半导体中的空穴

．价带顶附近曲率较大的等能面上的空穴

．价带顶附近曲率较小的等能面上的空穴

．自旋--轨道耦合分裂出来的能带上的空穴

6．在进入太空的空间实验室中生长的砷化镓通常具有很高的载流子迁移率，这是因为的缘故。

A．无杂质污染

B．受较强宇宙射线照射

C．晶体生长完整性好

D．化学配比合理

7．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

8．半导体中载流子扩散系数的大小决定于其中的。

A．复合机构

B．散射机构

C．能带机构

D．晶体结构

9. 在光电转换过程中，硅（Si）材料一般不如砷化镓(GaAs)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

10. 下列情况下，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，含磷1×1016/cm3的硅

D．纯净硅

二、解释下列概念(10分，每题2分)

1、空穴

2、非平衡载流子

3、费米能级

4、迁移率

5、霍耳效应

三、回答问题（共20分，每题10分）

1、由同一种元素的原子组成的二维晶体，如图所示。

（1）画出布拉菲格子；

（2）画出两种不同形式的原胞，并指出每个原胞中含的原子数。2、画出半导体GaAs的能带结构示意图，并简述其晶体结构的特点。

试用一维非均匀掺杂（掺杂浓度随x 的增加而下降），非简并p 型半导体模型导出爱因斯坦关系式：

0p p D k T q

μ=

用适当频率的光照射掺杂浓度N

D

＝1014/cm3的n型Si片，在晶片中均匀产生非

平衡载流子，产生率G

p ＝5×1019/cm3·s，空穴寿命τ

p

＝1μs，设无表面复合，

求：

（1）光照开始后，非平衡空穴浓度随时间t变化的规律；

（2）光照达到稳定态后，晶片中非平衡载流子浓度和导电率。（室温时，硅的电

子和空穴迁移率μ

n ＝1350 cm2/(V·s) , μ

p

＝500 cm2/(V·s) ）

六、计算题（15分）

由金属-SiO 2-P 型硅组成得MOS 结构，当外加电压使半导体表面少数载流子浓度

n S 与内部多数载流子浓度p p0相等时作为临界强反型条件。

（1）试证明临界强反型时，半导体表面势

022ln A s B i

k T N V V q n ==， 其中 i F B E E V q -= （2）画出临界强反型时半导体的能带图，标明相关符号，并把反型、耗尽、中性区各部分用竖线分开，用文字指明。