一.填空题 1. 能带中载流子的有效质量反比于能量函数对于波矢的_________,引入有效质量的意义在于其反映了晶体材料的_________的作用。(二阶导数,内部势场) 2. 半导体导带中的电子浓度取决于导带的_________(即量子态按能量如何分布)和 _________(即电子在不同能量的量子态上如何分布)。(状态密度,费米分布函数) 3. 两种不同半导体接触后, 费米能级较高的半导体界面一侧带________电,达到热平衡后两者的费米能级________。(正,相等) 4. 半导体硅的价带极大值位于空间第一布里渊区的中央,其导带极小值位于________方向上距布里渊区边界约0.85倍处,因此属于_________半导体。([100], 间接带隙) 5. 间隙原子和空位成对出现的点缺陷称为_________;形成原子空位而无间隙原子的点缺陷称为________。(弗仑克耳缺陷,肖特基缺陷) 6. 在一定温度下,与费米能级持平的量子态上的电子占据概率为_________,高于费米能级2kT能级处的占据概率为_________。(1/2,1/1 exp(2)) 7. 从能带角度来看,锗、硅属于_________半导体,而砷化稼属于_________半导体,后者有利于光子的吸收和发射。(间接带隙,直接带隙) 8. 通常把服从_________的电子系统称为非简并性系统,服从_________的电子系统称为简并性系统。(玻尔兹曼分布,费米分布) 9. 对于同一种半导体材料其电子浓度和空穴浓度的乘积与_________有关,而对于不同的半导体材料其浓度积在一定的温度下将取决于_________的大小。(温度,禁带宽度) 10. 半导体的晶格结构式多种多样的,常见的Ge和Si材料,其原子均通过共价键四面体相互结合,属于________结构;与Ge和Si晶格结构类似,两种不同元素形成的化合物半导体通过共价键四面体还可以形成_________和纤锌矿等两种晶格结构。(金刚石,闪锌矿) 11. 如果电子从价带顶跃迁到导带底时波矢k不发生变化,则具有这种能带结构的半导体称为_________禁带半导体,否则称为_________禁带半导体。(直接,间接) 12. 半导体载流子在输运过程中,会受到各种散射机构的散射,主要散射机构有_________、 _________ 、中性杂质散射、位错散射、载流子间的散射和等价能谷间散射。(电离杂质的散射,晶格振动的散射) 13. 半导体中的载流子复合可以有很多途径,主要有两大类:_________的直接复合和通过禁带内的_________进行复合。(电子和空穴,复合中心)
14. 反向偏置pn结,当电压升高到某值时,反向电流急剧增加,这种现象称为pn结击穿,主要的击穿机理有两种:_________击穿和_________击穿。( 雪崩,隧道)
15. _________杂质可显著改变载流子浓度; _________杂质可显著改变非平衡载流子的寿命,是有效的复合中心。(浅能级,深能级)
二.选择题
1.本征半导体是指( A )的半导体。
A. 不含杂质和缺陷 B. 电阻率最高
C.电子密度和空穴密度相等 D. 电子密度与本征载流子密度相等
2. 如果一半导体的导带中发现电子的几率为零,那么该半导体必定( D )。
A. 不含施主杂质 B. 不含受主杂质
C. 不含任何杂质 D. 处于绝对零度
3. 有效复合中心的能级必靠近( A )。
A. 禁带中部 B. 导带 C. 价带 D. 费米能级
4.对于只含一种杂质的非简并n型半导体,费米能级EF随温度上升而( D )。
A. 单调上升 B. 单调下降
C. 经过一个极小值趋近Ei D. 经过一个极大值趋近Ei
5. 当一种n型半导体的少子寿命由直接辐射复合决定时,其小注入下的少子寿命正比于( A )。
A. 1/n0 B. 1/△n C. 1/p0 D. 1/△p
6. 在Si材料中掺入P,则引入的杂质能级( B )
A. 在禁带中线处 B. 靠近导带底 C. 靠近价带顶 D. 以上都不是
7.公式
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中的τ是半导体载流子的( C )。
A. 迁移时间 B. 寿命
C. 平均自由时间 D. 扩散时间
8. 对于一定的n型半导体材料,温度一定时,减少掺杂浓度,将导致( D )靠近Ei。
A. Ec B. Ev
C. Eg D. EF
9. 在晶体硅中掺入元素( B )杂质后,能形成N型半导体。
A. 锗 B. 磷 C. 硼 D. 锡
10. 对大注入条件下,在一定的温度下,非平衡载流子的寿命与( D )。
A.平衡载流子浓度成正比 B.非平衡载流子浓度成正比
C.平衡载流子浓度成反比 D.非平衡载流子浓度成反比
11. 重空穴是指( C )
A. 质量较大的原子组成的半导体中的空穴
B. 价带顶附近曲率较大的等能面上的空穴
C. 价带顶附近曲率较小的等能面上的空穴
D. 自旋-轨道耦合分裂出来的能带上的空穴
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14. 把磷化镓在氮气氛中退火,会有氮取代部分的磷,这会在磷化镓中出现( D )。
A. 改变禁带宽度 B. 产生复合中心
C. 产生空穴陷阱 D. 产生等电子陷阱
15. 一般半导体器件使用温度不能超过一定的温度,这是因为载流子浓度主要来源于_________,而将_________忽略不计。( A )
A. 杂质电离,本征激发 B. 本征激发,杂质电离
C. 施主电离,本征激发 D. 本征激发,受主电离
16. .一块半导体寿命τ=15µs,光照在材料中会产生非平衡载流子,光照突然停止30µs后,其中非平衡载流子将衰减到原来的( C )。
A. 1/4 B. 1/e C. 1/e2 D. 1/2
17. 半导体中由于浓度差引起的载流子的运动为( B )。
A. 漂移运动 B. 扩散运动 C. 热运动 D. 共有化运动
18. 硅导带结构为( D )。
A. 位于第一布里渊区内沿<100>方向的6个球形等能面
B. 一半位于第一布里渊区内沿<111>方向的6个球形等能面
C. 一半位于第一布里渊区内沿<111>方向的8个椭球等能面
D. 位于第一布里渊区内沿<100>方向的6个椭球等能面
19. 杂质半导体中的载流子输运过程的散射机构中,当温度升高时,电离杂质散射的概率和晶格振动声子的散射概率的变化分别是( B )。
A.变大,变小 B.变小,变大 C.变小,变小 D.变大,变大
20. 与半导体相比较,绝缘体的价带电子激发到导带所需的能量( A )。
A. 比半导体的大 B. 比半导体的小
C. 与半导体的相等 D. 不确定
21. 一般半导体它的价带顶位于_________,而导带底位于_________。 ( D )
A. 波矢k=0或附近,波矢k≠0 B. 波矢k≠0,波矢k=0或附近
C. 波矢k=0,波矢k≠0 D. 波矢k=0或附近,波矢k≠0 或k=0
22. 锗的晶格结构和能带结构分别是( C )。
A. 金刚石型和直接禁带型 B. 闪锌矿型和直接禁带型
C. 金刚石型和间接禁带型 D. 闪锌矿型和间接禁带型
23. 如果杂质既有施主的作用又有受主的作用,则这种杂质称为( D )。
A. 施主 B. 复合中心 C. 陷阱 D. 两性杂质
24. 杂质对于半导体导电性能有很大影响,下面哪两种杂质分别掺杂在硅中能显著地提高硅的导电性能 ( C )。
A. 硼或铁 B. 铁或铜 C. 硼或磷 D. 金或银
25. 当施主能级ED与费米能级EF相等时,电离施主的浓度为施主浓度的( C )倍;
A. 1 B. 1/2 C. 1/3 D. 1/4
26. 同一种施主杂质掺入甲、乙两种半导体,如果甲的相对介电常数εr是乙的3/4, mn*/m0值是乙的2倍,那么用类氢模型计算结果是( D )。
A. 甲的施主杂质电离能是乙的8/3,弱束缚电子基态轨道半径为乙的3/4
B. 甲的施主杂质电离能是乙的3/2,弱束缚电子基态轨道半径为乙的32/9
C. 甲的施主杂质电离能是乙的16/3,弱束缚电子基态轨道半径为乙的8/3
D. 甲的施主杂质电离能是乙的32/9,的弱束缚电子基态轨道半径为乙的3/8