【考研类试卷】半导体物理学(乙)A卷真题2007年及答案解析.doc

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1、半导体物理学(乙)A 卷真题 2007 年及答案解析(总分：150.00，做题时间：90 分钟)1.简并半导体（分数：5.00）_2.本征半导体（分数：5.00）_3.俄歇复合（分数：5.00）_4.p-n 结（分数：5.00）_5.肖特基势垒二极管（分数：5.00）_6.间隙杂质（分数：5.00）_7.齐纳击穿（分数：5.00）_8.受主能级（分数：5.00）_9.少子寿命（分数：5.00）_10.反型异质结（分数：5.00）_11.简述能带论；（分数：5.00）_12.简述半导体的光生伏特效应；（分数：5.00）_13.简述塞贝克效应；（分数：5.00）_14.简述半导体的压阻效应。（分数

2、：5.00）_15.试推导本征载流子浓度的表达式：（分数：20.00）_16.证明室温下有受主补偿的 n 型半导体的电导率满足下述关系：(式中 ni为本征载流子浓度， （分数：7.00）_17.试用上式求轻度补偿时室温下的电导率公式；（分数：6.00）_18.简述电导率与掺杂浓度及温度的关系。（分数：7.00）_用强光照射 n 型样品，假定光被均匀地吸收，产生过剩载流子，产生率为 gp，空穴寿命为 。（分数：20.00）(1).写出光照下过剩载流子浓度所满足的方程；（分数：10.00）_(2).求出光照下达到稳定状态时的过剩载流子浓度。（分数：10.00）_19.在由 n 型半导体组成的 MI

3、S 结构上加栅电压 VG，分析其表面空间电荷层状态随 VG变化的情况，画出其C-V 曲线并解释之。（分数：20.00）_半导体物理学(乙)A 卷真题 2007 年答案解析(总分：150.00，做题时间：90 分钟)1.简并半导体（分数：5.00）_正确答案：(简并半导体：当半导体重掺杂时，对于 n 型半导体，费米能级 EF 已进入导带，或对于 p 型半导体，费米能级 EF已进入价带，已不能再用玻耳兹曼分布函数，而必须用费米分布函数来分析导带中的电子及价带中的空穴的统计分布问题。这种情况称为载流子的简并化。发生载流子简并化的半导体称为简并半导体。)解析：2.本征半导体（分数：5.00）_正确答案

4、：(本征半导体：所谓本征半导体就是一块没有杂质和缺陷的半导体。)解析：3.俄歇复合（分数：5.00）_正确答案：(俄歇复合：载流子从高能级向低能级跃迁，发生电子一空穴复合时，把多余的能量传给另一个载流子，使这个载流子被激发到能量更高的能级上去，当它重新跃迁回低能级时，多余的能量常以声子形式放出，这种复合称为俄歇复合。(这是一种非辐射复合)解析：4.p-n 结（分数：5.00）_正确答案：(p-n 结：将 p 型半导体和 n 型半导体结合在一起，在二者交界处就形成了 p-n 结。由于扩散作用，在 p-n 结处存在空间电荷区，内建电场。)解析：5.肖特基势垒二极管（分数：5.00）_正确答案：(肖

5、特基势垒二极管：利用金属一半导体整流接触特性制成的二极管称为肖特基势垒二极管。)解析：6.间隙杂质（分数：5.00）_正确答案：(间隙杂质：杂质原子进入半导体以后，杂质原子位于晶格原子间的间隙位置，称为间隙式杂质。)解析：7.齐纳击穿（分数：5.00）_正确答案：(齐纳击穿：在强电场作用下，由隧道效应，使大量电子从价带穿过禁带而进入到导带所引起的一种击穿，称为齐纳击穿。)解析：8.受主能级（分数：5.00）_正确答案：(受主能级：族杂质在硅、锗中，能够接受电子而产生导电空穴，并形成负电中心，称它们为受主杂质。空穴挣脱受主杂质束缚的过程叫做受主电离。受主未电离时是中性的，电离后成为负电中心，称为

6、离化态。被受主杂质束缚的空穴的能量状态称为受主能级，记为 EA。)解析：9.少子寿命（分数：5.00）_正确答案：(少子寿命：非平衡载流子的平均生存时间称为非平衡载流子的寿命，用 表示。由于相对于非平衡多数载流子，非平衡少数载流子的影响处于主导地位，因而非平衡载流子的寿命常称为少数载流子寿命，简称少子寿命。)解析：10.反型异质结（分数：5.00）_正确答案：(反型异质结：由导电类型相反的两种不同的半导体单晶材料组成的结称为反型异质结。)解析：11.简述能带论；（分数：5.00）_正确答案：(能带论：所谓单电子近似，即假设每个电子是在周期性排列且固定不动的原子核势场及其它电子平均势场中运动。该

7、势场是具有与晶格同周期的周期性势场。用单电子近似法研究晶体中电子状态的理论称为能带论。)解析：12.简述半导体的光生伏特效应；（分数：5.00）_正确答案：(光生伏特效应：当适当波长的光照射非均匀半导体(p-n 结等) 时，由于内建场的作用(不加外电场) ，半导体内部产生电动势(光生电压) ；如将 P-N 结短路，则会出现电流(光生电流) 。这种由内建场引起的光电效应，称为光生伏特效应。)解析：13.简述塞贝克效应；（分数：5.00）_正确答案：(塞贝克效应：当两个不同的导体 a 和 b 两端相接，组成一个闭合线路，如两个接头 A 和 B 具有不同的温度，则线路中便有电流，这种电流称为温差电流

8、，这个环路便组成所谓温差电偶，产生电流的电动势称为温差电动势，其数值一般只与两个接头的温度有关。这种效应称为塞贝克效应。)解析：14.简述半导体的压阻效应。（分数：5.00）_正确答案：(压阻效应：对半导体施加应力时，半导体的电阻率要发生改变，这种现象称为压阻效应。)解析：15.试推导本征载流子浓度的表达式：（分数：20.00）_正确答案：(由公式，及 EC-EV=Eg，得代入上式，可以得到)解析：16.证明室温下有受主补偿的 n 型半导体的电导率满足下述关系：(式中 ni为本征载流子浓度， （分数：7.00）_正确答案：(证明：由电中性条件，将(3) 、(4) 带入(5) 中，令 b= p/

9、 n，化简后得：)解析：17.试用上式求轻度补偿时室温下的电导率公式；（分数：6.00）_正确答案：(在轻度补偿时，如果认为室温下杂质全部电离，载流子浓度近似等于杂质浓度，而迁移率随杂质的变化不大，可以认为是常数。(6) 式可以简化为 )解析：18.简述电导率与掺杂浓度及温度的关系。（分数：7.00）_正确答案：(电导率决定于载流子浓度和迁移率，两者均与杂质浓度和温度有关，所以半导体的电导率随杂质浓度和温度而异。电导率随温度变化：(a) 对本征半导体，其电导率由本征载流子浓度决定，本征载流子随着温度提高而急剧增加，所以本征半导体的电导率随着温度提高而单调上升。(b) 对于杂质半导体，温度低时，

10、本征激发可以忽略，载流子主要由杂质电离提供，它随着温度升高而增加；散射主要由电离杂质决定，迁移率也随着温度升高而增大，所以电导率随着温度升高而增加。温度继续升高(包括室温) ，杂质己全部电离，本征激发还不十分显著，载流子基本上不随温度变化，晶格振动上升为主要矛盾，迁移率随温度升高而降低，所以电导率随温度升高而减小。温度继续升高，本征激发很快增大，大量本征载流子的产生远远超过迁移率减小对电导率的影响，这时本征激发成为主要矛盾，杂质半导体的电导率将随着温度升高而急剧增大。)解析：用强光照射 n 型样品，假定光被均匀地吸收，产生过剩载流子，产生率为 gp，空穴寿命为 。（分数：20.00）(1).写出光照下过剩载流子浓度所满足的方程；（分数：10.00）_正确答案：(由：因为光被均匀地吸收，所以由此得到：)解析：(2).求出光照下达到稳定状态时的过剩载流子浓度。（分数：10.00）_正确答案：(光照达到稳定状态时， )解析：19.在由 n 型半导体组成的 MIS 结构上加栅电压 VG，分析其表面空间电荷层状态随 VG变化的情况，画出其C-V 曲线并解释之。（分数：20.00）_正确答案：( )解析：