半导体物理-真题-荟萃(DOC 11页).doc

1、哈尔滨工业大学 半导体物理 真题荟萃一、 解释下列名词或概念：（20分）1、准费米能级6、布里渊区2、小注入条件7、本征半导体3、简并半导体8、欧姆接触4、表面势 9、平带电压5、表面反型层10、表面复合速度二、 分别化出硅、锗和砷化镓的能带结构、并指出各自的特点（20分）三、 简述半导体中可能的光吸收过程（20分）四、 画出p-n结能带图（零偏、正偏和反偏情况），并简述p-n结势垒区形成的物理过程（20分）五、 在一维情况下，以p型非均匀掺杂半导体为例，推出爱因斯坦关系式（20分）六、 解释下列名词或概念：（20分）1、准费米能级6、施主与受主杂质2、小注入条件7、本征半导体3、简并半导体8

2、、光电导4、表面势 9、深能级杂质5、表面反型层10、表面复合速度七、 画出n型半导体MIS结构理想C-V特性曲线，如果绝缘层存在正电荷或者绝缘层-半导体存在界面态将分别对曲线有和影响？（20分）八、 简述半导体中可能的光吸收过程（20分）九、 画出p-n结能带图（零偏、正偏和反偏情况），并简述p-n结势垒区形成的物理过程（20分）十、 在一维情况下，以n型非均匀掺杂半导体为例，推出爱因斯坦关系式（20分）十一、 解释下列名词或概念（30分）：1有效质量 6. 空穴2. 复合中心 7. 表面复合速度3. 载流子散射 8. 光生电动势4. 简并半导体 9. 表面态5. 少子寿命 10. 表面强反

3、型状态二、画出本征半导体和杂质半导体电阻率随温度变化曲线(10分),并解释其变化规律(20分)。 三、用能带论解释金属、半导体和绝缘体的导电性（30分）。四、分别画出零偏、正偏和反偏情况下，p-n结能带图（15分），并简述p-n结势垒区形成的物理过程（15分）五、如图所示，半导体光敏电阻上表面受到均匀的频率为的恒定光照，光功率为Popt(w), 在电阻两端施加恒定偏压，光敏电阻内载流子的平均漂移速度为vd, 设表面反射率为R，吸收系数为，光敏电阻厚度d1/,量子产额为，非平衡载流子寿命为，试求：(1) 光敏电阻中光生载流子的平均产生率g；（8分）(2) 光生电流IP（忽略暗电流）（8分）， 设

4、IPh为光生载流子被电极收集一次形成的电流，求光电导增益的表达式（14分）。 15一、 解释下列名词或概念：1重空穴、轻空穴 6. k空间等能面2. 表面态 7. 热载流子3. 载流子散射 8. 格波4. 本征半导体 9. 陷阱中心5. 少子寿命 10. 光电导灵敏度二、 简述杂质在半导体中的作用。三、 简述理想p-n结光生伏特效应，画出开路条件下的能带图（12分）；根据理想光电池电流电压方程，确定开路电压VOC和短路电流ISC表达式（8分)，设 p-n结反向电流为IS，光生电流为IL。四、 以p型硅MOS结构为例，画出可能测得的高频和低频C-V特性曲线，说明如何确定平带电压（10分）；若Si

5、O2层中存在Na+离子，曲线将如何变化？如何通过实验确定其面密度（10分）？五、 如图所示，有一均匀掺杂的型半导体（非高阻材料），在稳定光照下，体内均匀地产生非平衡载流子，且满足小注入条件，产生率为g，半导体内部均匀掺有浓度为Nt的金，电子俘获系数为rn。仅在一面上存在表面复合，表面复合速度为S，载流子的扩散系数为D，试确定非平衡载流子的分布。五、 解释下列名词或概念（30分）：1布里渊区 6. 高度补偿半导体2. 光生伏特效应 7. 状态密度3. 本征吸收 8. 消光系数4. 间接带隙式半导体9. 表面复合率5. 准费密能级 10. 光电导增益二、分别论述深能级和浅能级杂质对半导体的影响(3

6、0分)。三、在一维情况下，以p型非均匀掺杂半导体为例，推出空穴的爱因斯坦关系式（30分）四、画出理想p-n结和硅p-n结的电流电压曲线（15分），并根据曲线的差异简述硅p-n结电流电压曲线偏离理想p-n结主要因素（15分）十二、 五、以p型硅MOS结构为例，画出可能测得的高频和低频C-V特性曲线，说明如何确定平带电压（15分）；若SiO2层中存在Na+离子，曲线将如何变化？如何通过实验确定其面密度（15分）？ 十三、 解释下列名词或概念：（30分）1、异质结6、杂质电离能2、间接带隙式半导体7、光电导3、载流子散射8、空穴4、光生电动势 9、有效质量5、施主与受主杂质10、少子寿命十四、 分别

7、化出硅、锗和砷化镓的能带结构、并指出各自的特点（30分）十五、 试画出理想硅p+-n栅控二极管反向电流IR随栅压VG的变化曲线，说明不同栅压范围内反向电流IR的构成。若SiO2层中存在Na+, 曲线如何变化？若Si-SiO2存在界面态，曲线将如何变化？（30分）十六、 简述半导体中可能的光吸收过程（30分）十七、 在一维情况下，以p型非均匀掺杂半导体为例，推出爱因斯坦关系式 （30分）一. 解释下列名词或概念:1. 状态密度 6. 光电导增益2. 直接复合与间接复合 7. 准费米能级3. 受主杂质与施主杂质 8. 本征吸收4. 热载流子 9. 光电子发射效率(内部,外部)5. 光电导敏度二分别

8、化出硅、锗和砷化镓的能带结构、并指出各自的特点三简述半导体的散射机制。四 以下p型和mos结构为例,说明的能测得的c-v特性曲线,如果有Na+影响又如何?如何测定平带电压以及如何用实验的方法求出SiO2层中Na+密度。五连续性方程。（半导体物理刘秉升 课本例题 ）二简述杂质在半导体中的作用。三在一维情况下，以p型非均匀掺杂半导体为例，推出爱因斯坦关系式。 四简述p-n结激光器原理。1 解释下列名词或概念：（20分）施主和受主杂质半导体功函数欧姆接触光电导增益少子寿命非简并半导体格波准费米能级深能级杂质表面复合速度2 简述半导体中载流子的主要散射机构（20分）3 画出n型半导体MOS结构可能测出

9、的C-V特性曲线，如果SiO2中存在Na+离子曲线将如何变化？如何测出其面密度？说明如何测出衬底浓度？（20分）4 简述半导体的光生伏特效应，利用理想光电池电流-电压方程确定开路电压VOC和短路电流ISC（20分）5 有一面积很大的半导体薄片，厚度为w，以稳定光源均匀照射两面，设光只在表面层内产生电子空穴对，在消注入条件下，P(0)= P1 ; P(W)= P2 。问：（1） 片内非平衡载流子分布仅与时间有关，还是仅与空间位置有关？或与两者都有关？ （5分）（2） 试确定片内非平衡载流子的分布？（15分）1 说明下列名词或概念：（20分）（1） 状态密度（6）表面态（2） 复合中心（7）半导体

10、功函数（3） 施主与受主杂质（8）热载流子（4） 简并半导体（9）直接和间接带隙式半导体（5） 异质结 （10）准费米能级2画出零偏、正偏和反偏下，p-n结的能带图。（10分）3如图所示，有一均匀掺杂的n型半导体，在稳定光照下，体内均匀地产生非平衡载流子，产生率为gP，寿命为P,仅在一面上存在表面复合，表面复合速度为SP，载流子的扩散长度为LP，试确定非平衡载流子分布。（20分）4试画出理想硅p+-n栅控二极管反向电流IR随栅压VG的变化曲线，说明不同栅压范围内反向电流IR的构成。若SiO2层中存在Na+, 曲线如何变化？若Si-SiO2存在界面态，曲线将如何变化？ （20分）5如图所示，半导

11、体光敏电阻上表面受到均匀的频率为的恒定光照，光功率为Popt(w), 在电阻两端施加恒定偏压，光敏电阻内载流子的平均漂移速度为vd, 设表面反射率为R，吸收系数为，光敏电阻厚度d1/,量子产额为，非平衡载流子寿命为，求：(1) 光敏电阻中光生载流子的平均产生率；（5分）(2) 光生电流IP；（5分）（忽略暗电流）(3) 光电导增益 ；(IPh为光生载流子被电极收集一次形成的电流)；（8分）(4) 提高器件增益的有效途径。（2分）（题3 图）（题5图）.二、 哈尔滨工业大学一九九九年研究生考试试题考试科目：半导体物理学报考专业：微电子与固体电子学（半导体材料）一、说明下列概念或名词的物理意义（分

12、）、有效质量、载流子散时、状态密度、陷阱中心、光电导、空穴、直接复合与间接复合、少子寿命、热载流子、受主杂质与施主杂质二、简述、用能带论定性地说明导体，半导体和绝缘体的导电性（分）、什么是良好的欧姆接触，实现欧姆接触的基本方法（分）、耿氏振荡的机理（）三、已知在电容的iO2层中存在着a正离子和介面固定电荷，请设计一种实验方法测定两种电荷的面密度（库仑厘米）（分）四、有一面积很大的半导体薄片，厚度为w，以稳定光源均匀照射两面，设光只在表面层内产生电子空穴对，在小注入条件下，P(0)= P1 ; P(W)= P2 。问：1片内非平衡载流子分布仅与时间有关，还是仅与空间位置有关？或与两者都有关？ （

13、4分）2试确定片内非平衡载流子的分布？（16分）、解释下列名词或概念：（20分）1施主和受主杂质2状态密度3热载流子4光电导增益5少子寿命6简并半导体7格波8准费米能级9深能级杂质10表面复合速度三、 简述半导体中载流子的主要散射机构（20分）四、 画出n型半导体MOS结构可能测出的C-V特性曲线，如果SiO2中存在Na+离子曲线将如何变化？如何测出其面密度？（20分）五、 简述半导体的光生伏特效应，利用理想光电池电流-电压方程确定开路电压VOC和短路电流ISC（20分）六、 有一面积很大的半导体薄片，厚度为w，以稳定光源均匀照射两面，设光只在表面层内产生电子空穴对，在小注入条件下，P(0)=

14、 P1 ; P(W)= P2 。问：1片内非平衡载流子分布仅与时间有关，还是仅与空间位置有关？或与两者都有关？ （5分）2试确定片内非平衡载流子的分布？（15分）一、解释下列名词或概念：（201施主和受主杂质2状态密度3热载流子4光电导增益5少子寿命6简并半导体7格波8准费米能级9深能级杂质10表面复合速度二、简述半导体中载流子的主要散射机构（20分）三、画出p型半导体MOS结构可能测出的高频C-V特性曲线，如果SiO2中存在Na+离子，如何测出其面密度？（20分）四、简述半导体的光生伏特效应，利用理想光电池电流-电压方程确定开路电压VOC和短路电流ISC（20分）五、如图所示，有一均匀掺杂的

15、n型半导体，在稳定光照下，体内均匀地产生非平衡载流子，产生率为gP，寿命为P,仅在一面上存在表面复合，表面复合速度为SP，载流子的扩散长度为LP，试确定非平衡载流子分布。（20分）十八、 解释下列名词或概念：（20分）1、准费米能级6、施主与受主杂质2、小注入条件7、本征半导体3、简并半导体8、光电导4、表面势 9、深能级杂质5、表面反型层10、表面复合速度十九、 画出n型半导体理想MIS结构C-V特性曲线，如果绝缘层存在正电荷或绝缘层-半导体存在界面态将分别对曲线有何影响？如何确定绝缘层中可动离子的面密度（20分）二十、 简述半导体中可能存在的光吸收过程（20分）二十一、 画出p-n结能带图

16、（零偏、正偏和反偏情况），并简述p-n结势垒区形成的物理过程（20分）二十二、 在一维情况下，以非均匀掺杂n型半导体为例，推出爱因斯坦关系（20分）二十三、 二简答题（每题8分，共40 分）二十四、 1何谓迁移率，影响迁移率的主要因素是什么？二十五、 2写出一维情况下，非平衡态半导体中载流子（空穴）运动规律的连续方程，并解释各项的物理意义。二十六、 3何谓欧姆接触？金属与半导体形成欧姆接触的方法有哪些？二十七、 4比较同质结与异质结的性能。二十八、 5画出PN结在正向、反向偏压作用下的能带图，并以此解释PN结的单向导电性。二十九、三十、 三计算题（共50分）三十一、 1实验测得硅的晶格常数为.

17、543nm，计算Si 的原子体密度（单位体积内的原子个数）。（5分）三十二、三十三、 2 光均匀照射在电阻率为6cm的n 型硅样品上，电子空穴对的产生率为410 21 cm-3s-1，三十四、 非平衡载流子寿命为8s。计算光照前后样品的电导率。（15分）三十五、三十六、 3. 300k时锗的有效状态密度Nc1.051019cm3，Nv5.71018cm3，Eg0.67eV；500k时锗的Eg0.581eV；波尔兹曼常数 k0=1.38010-23J/K，求温度为300k和500k时，含施主浓度ND51015cm-3，受主浓度NA2109cm-3的锗中电子及空穴浓度为多少？（15分）三十七、三十八、 4施主浓度ND=1015 cm3的n型硅，由于光照产生了非平衡载流子n=p=1014 cm3，室温下，Eg1.12eV；试计算这种情况下准费米能级的位置，并和原来的费米能级作比较。（15分）三十九、四十、 四证明题（每题15分，共30 分）四十一、 1对于某n型半导体，试证明其费米能级在其本征半导体的费米能级之上。即EFnEFi。四十二、 2写出并证明非平衡载流子的衰减规律，说明式中各项的物理意义。