半导体器件物理试题库.docx

西安邮电大学微电子学系商世广

西安邮电大学

微电子学系

商世广

半导体器件试题库

常用单位：

在室温〔T=300K〕时，硅本征载流子的浓度为ni=1.5×1010/cm3

n p电荷的电量q=1.6×10-19C μ=1350 cm2/V?s μ=500 cm2/V?

n p

ε=8.854

ε=8.854×10-12

0

F/m

一、半导体物理根底局部

〔一〕名词解释题

杂质补偿：半导体内同时含有施主杂质和受主杂质时，施主和受主在导电性能上有相互抵消的作用，通常称为杂质的补偿作用。

非平衡载流子：半导体处于非平衡态时，附加的产生率使载流子浓度超过热平衡载流子浓度，额外产生的这局部载流子就是非平衡载流子。

迁移率：载流子在单位外电场作用下运动力量的强弱标志，即单位电场下的漂移速度。晶向：

晶面：

〔二〕填空题

依据半导体材料内部原子排列的有序程度，可将固体材料分为 、多晶和三种。

依据杂质原子在半导体晶格中所处位置，可分为 杂质和 杂质两种。

点缺陷主要分为 、 和反肖特基缺陷。

线缺陷，也称位错，包括 、 两种。

依据能带理论，当半导体获得电子时，能带向 弯曲，获得空穴时，能带向 弯曲。

能向半导体基体供给电子的杂质称为 杂质；能向半导体基体供给空穴的杂质称为 杂质。

C F对于N型半导体，依据导带低E和E的相对位置，半导体可分为 、弱简并和 三种。

C F

载流子产生定向运动形成电流的两大动力是 、 。

2在Si-SiO系统中，存在 、固定电荷、 和辐射电离缺陷4种基

2

本形式的电荷或能态。

对于N型半导体，当掺杂浓度提高时，费米能级分别向 移动；对于P型半导体，当温度上升时，费米能级向 移动。

〔三〕简答题

什么是有效质量，引入有效质量的意义何在？有效质量与惯性质量的区分是什么？

说明元素半导体Si、Ge中主要掺杂杂质及其作用？

说明费米分布函数和玻耳兹曼分布函数的有用范围？

什么是杂质的补偿，补偿的意义是什么？

〔四〕问答题

1．说明为什么不同的半导体材料制成的半导体器件或集成电路其最高工作温度各不一样？要获得在较高温度下能够正常工作的半导体器件的主要途径是什么？

〔五〕计算题

金刚石构造晶胞的晶格常数为a，计算晶面〔100〕、〔110〕的面间距和原子面密度。

掺有单一施主杂质的N型半导体Si，室温下其施主能级E与费米能级E之差为

D F

1.5k

T，而测出该样品的电子浓度为2.0×1016cm-3，由此计算：

B

该样品的离化杂质浓度是多少？

该样品的少子浓度是多少？

未离化杂质浓度是多少？

施主杂质浓度是多少？

3．室温下的Si，试验测得n ?4.5?104cm?3，N ?5?1015cm?3，

0 D

该半导体是N型还是P型的？

分别求出其多子浓度和少子浓度。

样品的电导率是多少？

计算该样品以本征费米能级E为参考的费米能级位置。

i

室温下硅的有效态密度N

c

?2.8?1019cm?3，N

v

?1.1?1019cm?3，k

T?0.026eV，禁带

B

宽度Eg?1.12eV，假设无视禁带宽度随温度的变化

〔a〕计算77K,300K,473K 三个不同温度下的本征载流子浓度；

〔b〕300K纯硅电子和空穴迁移率是1350cm2/(V?s)和500cm2/(V?s)，计算此时的电阻率；

〔c〕473K纯硅电子和空穴迁移率是420cm2/(V?s)和150cm2/(V?s)，计算此时的样品电阻率。

假设硅中的施主杂质浓度是1?1017cm?3、施主杂质电离能?E

D

3/4电离时所需要的温度是多少？

?0.012eV时，求施主杂质

现有一块掺磷〔P〕浓度为6?1016cm?3的N型Si，P在Si中的电离能?E ?0.044eV，

D

假设某一温度下样品的费米能级E与施主能级重合，此时的导带电子浓度是多少，对

F

应的温度又是多少？

对于掺Sb的半导体Si，假设E?E

c F

?kT为简并化条件，试计算在室温下发生简并化的

B

掺杂浓度是多少？

半导体电子和空穴迁移率分别是?和? ，证明当空穴浓度为p

?n(? ?

)12时，电导

n p 0

i n p

率最小且? ?2?(??)12(???),?为本征电导率。

min i n p n p i

掺有3?1015cm?3硼原子和1.3?1016cm?3磷原子的硅，室温下计