1、 半导体物理题库计算题若两块 Si 样品中的电子浓度分别为 2.251010cm-3 和 6.81016cm-3，试分别求出其中的空穴的浓度和费米能级的相对位置，并判断样品的导电类型。假如再在其中都掺入浓度为2.251016cm-3 的受主杂质，这两块样品的导电类型又将怎样？假设 Si 中空穴浓度是线性分布，在 4m 内的浓度差为 21016cm-3，试计算空穴的扩散电流密度。某一维晶体的电子能带为 ，其中 E0=3eV，晶格常数 a=510-10m 。求：能带宽度以及能带底和能带顶的有效质量。光均匀照射在 6 的 n 型 Si 样品上，电子- 空穴对的产生率为 41021cm-3s-1，非平
2、衡载流子寿命为 8s。试计算光照前后样品的电导率。含受主浓度为 8.0106cm-3 和施主浓度为 7.251017cm-3 的 Si 材料，试求温度为 300K 时此材料的载流子浓度和费米能级的相对位置。Si 样品中的施主浓度为 4.51016cm-3，试计算 300K 时的电子浓度和空穴浓度各为多少？0.12kg 的 Si 单晶掺有 3.010-9kg 的 Sb，设杂质全部电离，试求出此材料的电导率。 （Si 单晶的密度为 2.33g/cm3，Sb 的原子量为 121.8）1、 若 ND=51015，NA=51017，室温 300K 下 Si 的本征载流子浓度约为 1.021010cm-3
3、，求室温下 Si 突变 pn 结的 VD?2、已知突变结两边杂质浓度为 NA=1016cm-3,ND=1020cm-3,求势垒高度和势垒宽度；画出 E(x)和 V(x)图。3、分别计算硅 n+p 结在正向电压为 0.6 V、反向电压为 40 V 时的势垒区宽度。已知NA=51017cm-3,VD=0.8V。施主浓度 ND=1017cm-3 的 n-GaAs，室温下功函数是多少？它分别和 Al，Au 接触时形成阻挡层还是反阻挡层？室温下 GaAs 的电子亲和能为 4.07eV，GaAs 导带有效状态密度为4.51017cm-3，WAl=4.25eV，WAu=4.80eV。电阻率为 10 欧.厘米
4、的 n 型锗和金属接触形成的肖特基势垒高度为 0.3eV。求加上 5V 反向电压时的空间电荷层厚度。有一块施主浓度 ND=1016cm-3 的 n 型锗材料，在它的(111) 面上与金属接触制成肖特基势垒二极管。已知 VD=0.4eV，求加上 0.3V 电压时的正向电流密度。证明题证明当 ，且电子浓度 ，空穴浓度 时半导体的电导率有最小值，并推导 的表达式。导出非简并载流子满足的爱因斯坦关系。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。证明非平衡载流子的寿命满足 ，并说明式中各项的物理意义。试证明在小信号条件下，本征半导体的非平衡载流子的寿命最长。证明
5、非简并的非均匀半导体中的电子电流形式为 。证明同质 pn 结接触电势差 ，并说明接触电势差与半导体材料的掺杂浓度和能带隙宽度之间的关系。分析题1. 导体、半导体、绝缘体的能带结构有何差异？2. 试定性分析 Si 的电阻率与温度的变化关系。3. 电子有效质量的意义是什么？它与能带有什么关系？4. 金属与半导体接触时扩散理论和热电子发射理论分别适用条件，以及外界电压和温度对其影响如何？5. 金属与半导体接触如何实现欧姆接触？6. 请定性画出 MIS（半导体为 p 型）结构中当 VG0 时的能带图，并给予简要解释。7. pn 结光伏电池理论上的最大开路电压为多少，其最大理论开路电压主要受哪些因素影响
6、?8.为什么肖特基二极管的反向电压偏离理想值较大，它与外界电压以及半导体掺杂浓度有何关系？9. 用 p 型 Si 衬底制成 MIS 电容，解释该结构在积累、耗尽、弱反型、强反型下的电容值变化规律，并画出高频、低频的 C-V 曲线。10. 简述 pn 结的反向击穿种类及其机理。11.以 n 型半导体与金属接触为例，简述热电子发射理论。12.以 n 型半导体与金属接触为例，简述扩散理论使用范围。名词解释1. 受主杂质杂质在半导体中成键时，产生一个空穴。当其他电子来填补这个空穴时，相当于这个空穴电离，同时杂质原子成为负电中心。2. 施主杂质掺杂离子进入本征半导体晶格后，杂质原子容易失去一个电子成为自
7、由电子，这个杂质原子叫施主3. 间接复合电子和空穴通过禁带中的杂质或缺陷能级进行复合。4. 直接复合电子在导带和价带之间直接跃迁所引起的非平衡载流子的复合过程。5. 载流子产生率单位时间内载流子的产生数量6. 扩散长度非平衡载流子深入样品的平均距离。7. 非平衡载流子的寿命非平衡载流子的平均生存时间。8. 费米能级费米能级是绝对零度时电子的最高能级。9. 迁移率单位电场强度下载流子所获得的漂移速率。10. 功函数功函数是指真空电子能级 E0 与半导体的费米能级 EF 之差。11. 表面态晶体的自由表面的存在，使得周期性势场在表面处发生中断，引起附加能级，电子被局域在表面附近，这种电子状态称为表
8、面态，所对应的能级为表面能级。12. 电子亲和能真空的自由电子能级与导带底能级之间的能量差，也就是把导带底的电子拿出到真空去而变成自由电子所需要的能量。13. 同质结同质结就是同一种半导体形成的结，包括 pn 结，pp 结， nn 结。14. 异质结异质结就是由不同种半导体材料形成的结，包括 pn 结， pp 结，nn 结。15. 非平衡载流子半导体中比热平衡时所多出的额外载流子16. 施主杂质掺杂离子进入本征半导体晶格后，杂质原子容易失去一个电子成为自由电子，这个杂质原子叫施主 17. 本征激发当有能量大于禁带宽度的光子照射到半导体表面时,满带中的电子吸收这个能量,跃迁到导带产生一个自由电子和自由空穴,这一过程称为本征激发18. 平均自由程电子在实际器件中的平均自由运动距离称为平均自由程
