(整理)半导体复习题.
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. 2 C. 4 D. 8
2．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E F =E i 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 0=qp 0
3．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.
p
τΔp
B. ()[]dt t Δp d -
C. n τΔn
D. τ1
4．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n +p 结
D. 低表面浓度的深扩散结 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. 0n n <
7.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. 关于公式2i np n =，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D X ，下面说法中错误的是（ ） A. p +n 结中n D x X ≈ B. n +p 结中p D x X ≈ C. D X 与势垒区上总电压D V V -成正比 D. D X 与势垒区上总电压D V 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、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________。0p n 表示________的浓度；0n p 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D n +
，电离受主浓度为A p -，则电中性条件为________。
3．T >0K 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___区指向___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D qV 变成______；pn 结加反向偏压V 时势垒高度由D qV 变成________。
6. 理想pn 结的电流电压方程()1/-=kT qV s e J J 又称为________，其中-s J 叫做________；在国际单位制下，s J 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，砷化镓是________结构。
9．氢原子电离能2
204
00)4(2 πεq m E =，则类氢杂质电离能为=?D E ________。 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D qV 的大小与中性P 区和N 区的费米能级
fn fp E E （和）的关系是什么？平衡pn 结能带最主要的两个性质是什么？
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1
4.图2是Ⅲ-Ⅴ和Ⅱ-Ⅵ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Ⅲ-Ⅴ，那些是Ⅱ-Ⅵ族？各列举三个。
图2
5.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？
图3
6.图4是非平衡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
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？
图4
7.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？
图5
8．PN 结上的电容包括势垒电容和扩散电容两部分。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C j ，势垒电容和扩散电容分别为ＣT 和ＣＤ，请写出C j 与ＣT 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8
a 。求：晶胞中所有Si 原子占据晶胞的百分比。
2． N 型硅,室温下光稳定照射后获得非平衡载流子浓度31410-=?=?cm p n 。 突然撤掉光照,经过20微秒后，非平衡空穴浓度变为31010-cm ，求硅材料的寿命。
3．掺有1.1×1016 cm -3硼原子和9×1015 cm -3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砷，求砷的实际掺杂浓度。
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）。