電子科技大學(xué)2007半導(dǎo)體物理期末考試試卷試題答案(共8頁(yè))

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1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上 電子科技大學(xué)二零零 六 至二零零 七 學(xué)年第 一 學(xué)期期 末 考試 半導(dǎo)體物理 課程考試題 卷 （ 120分鐘） 考試形式： 閉卷 考試日期 200 7年 1 月 14日 注：1、本試卷滿分70分，平時(shí)成績(jī)滿分15分，實(shí)驗(yàn)成績(jī)滿分15分； 2.、本課程總成績(jī)=試卷分?jǐn)?shù)+平時(shí)成績(jī)+實(shí)驗(yàn)成績(jī)。 課程成績(jī)構(gòu)成：平時(shí) 分， 期中 分， 實(shí)驗(yàn) 分， 期末 分 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 合計(jì)

2、 一、選擇填空（含多選題）（2×20=40分） 1、鍺的晶格結(jié)構(gòu)和能帶結(jié)構(gòu)分別是（ C ）。 A. 金剛石型和直接禁帶型 B. 閃鋅礦型和直接禁帶型 C. 金剛石型和間接禁帶型 D. 閃鋅礦型和間接禁帶型 2、簡(jiǎn)并半導(dǎo)體是指（ A ）的半導(dǎo)體。 A、(EC-EF)或(EF-EV)≤0 B、(EC-EF)或(EF-EV)≥0 C、能使用玻耳茲曼近似計(jì)算載流子濃度 D、導(dǎo)帶底和價(jià)帶頂能容納多個(gè)狀態(tài)相同的電子 3、在某半導(dǎo)體摻入硼的濃度為1014cm-3, 磷為1015 cm-3，則該半導(dǎo)體為（　B?。┌雽?dǎo)體；其

3、有效雜質(zhì)濃度約為（ E ）。 A. 本征， B. n型， C. p型， D. 1.1×1015cm-3, E. 9×1014cm-3 4、 當(dāng)半導(dǎo)體材料處于熱平衡時(shí)，其電子濃度與空穴濃度的乘積為（ B ），并且該乘積和（E、F ）有關(guān)，而與（ C、D ）無(wú)關(guān)。 A、變化量； B、常數(shù)； C、雜質(zhì)濃度； D、雜質(zhì)類型； E、禁帶寬度； F、溫度 5、在一定溫度下，對(duì)一非簡(jiǎn)并n型半導(dǎo)體材料，減少摻雜濃度，會(huì)使得（ C ）靠近中間能級(jí)Ei； 如果增加摻雜濃度，有可能使得（ C ）進(jìn)入（ A ），實(shí)現(xiàn)重?fù)诫s成為簡(jiǎn)并半導(dǎo)體。 A、Ec； B、

4、Ev； C、EF； D、Eg； E、Ei。 67、如果溫度升高，半導(dǎo)體中的電離雜質(zhì)散射概率和晶格振動(dòng)散射概率的變化分別是（C）。 A、變大，變大 B、變小，變小 C、變小，變大 D、變大，變小 8、最有效的復(fù)合中心能級(jí)的位置在（D ）附近，最有利于陷阱作用的能級(jí)位置位于（C ）附近，并且常見(jiàn)的是（ E ）陷阱。 A、EA； B、EB； C、EF； D、Ei； E、少子； F、多子。 9、一塊半導(dǎo)體壽命τ=15µs，光照在材料中會(huì)產(chǎn)生非平衡載流子，光照突然停止30µs后，其中非平衡載流子將衰減到原來(lái)的（ C ）。 A、1/

5、4 B、1/e C、1/e2 D、1/2 10、半導(dǎo)體中載流子的擴(kuò)散系數(shù)決定于該材料中的（ A ）。 A、散射機(jī)構(gòu)； B 、復(fù)合機(jī)構(gòu)； C、雜質(zhì)濃度梯度； C、表面復(fù)合速度。 11、下圖是金屬和n型半導(dǎo)體接觸能帶圖，圖中半導(dǎo)體靠近金屬的表面形成了（D ）。 A、n型阻擋層 B、p型阻擋層 C、p型反阻擋層 D、n型反阻擋層 12、歐姆接觸是指（ D ）的金屬－半導(dǎo)體接觸。 A、Wms=0 B、Wms＜0 C、Wms＞0 D、阻值較小并且有對(duì)稱而線性的伏－安特性 13、MOS器件

6、中SiO2層中的固定表面電荷主要是（ B ），它能引起半導(dǎo)體表面層中的能帶（ C ）彎曲,要恢復(fù)平帶，必須在金屬與半導(dǎo)體間加（ F ）。 A．鈉離子； B硅離子.；C.向下；D.向上；E. 正電壓；F. 負(fù)電壓 二、證明題：（8分） 由金屬－SiO2－P型硅組成的MOS結(jié)構(gòu)，當(dāng)外加的電壓使得半導(dǎo)體表面載流子濃度ns 與內(nèi)部多數(shù)載流子濃度Pp0相等時(shí)

7、作為臨界強(qiáng)反型層條件，試證明：此時(shí)半導(dǎo)體的表面勢(shì)為： 證明：設(shè)半導(dǎo)體的表面勢(shì)為VS，則表面的電子濃度為： （2分） 當(dāng)ns=pp0時(shí)，有： （1分） （1分） 另外： （2分） 比較上面兩個(gè)式子，可知VS=2VB 飽和電離時(shí)，Pp0=NA,即： （1分） 故： （1分） 三、簡(jiǎn)答題（32分） 1、 解釋什么是Schottky接觸和歐姆接觸，并畫(huà)出它們相應(yīng)的I-V曲線？（8分） 答：金屬與中、低摻雜的半導(dǎo)體材料接觸，在半導(dǎo)體表面形成多子的勢(shì)壘即阻擋層，其厚度并隨加在金屬上的電壓改變而變化，這

8、樣的金屬和半導(dǎo)體的接觸稱為Schottky接觸。（2分） 金屬和中、低摻雜的半導(dǎo)體材料接觸，在半導(dǎo)體表面形成多子的勢(shì)阱即反阻擋層，或金屬和重?fù)诫s的半導(dǎo)體接觸，半導(dǎo)體表面形成極薄的多子勢(shì)壘，載流子可以隧穿過(guò)該勢(shì)阱，形成隧穿電流，其電流－電壓特性滿足歐姆定律。（2分） I I V V Schottky 勢(shì)壘接觸的I-V特性 歐姆接觸的I-V特性 （2分） （2分） 2、 試畫(huà)出n型半導(dǎo)體構(gòu)成的理想的MIS結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體表面為積累、耗盡、反型時(shí)能帶

9、圖和對(duì)應(yīng)的的電荷分布圖？(3×3分＝9分) 解：對(duì)n型半導(dǎo)體的理想MIS結(jié)構(gòu)的在不同的柵極電壓下，當(dāng)電壓從正向偏置到負(fù)電壓是，在半導(dǎo)體表面會(huì)出現(xiàn)積累、耗盡、反型現(xiàn)象，其對(duì)應(yīng)的能帶和電荷分布圖如下： Ec Ev Ei EF (a )堆積 x Ec Ev Ei EF (b) 耗盡 x x (c)反型 Ec EF Ei Ev 3、 試畫(huà)出中等摻雜的Si的電阻率隨溫度變化的曲線，并分析解釋各段對(duì)應(yīng)的原因和特點(diǎn)（8分） 解：

10、 ρ C A D B T （2分） 電阻率隨溫度的變化分三個(gè)階段： AB：本征激發(fā)可忽略。溫度升高，載流子濃度增加，雜質(zhì)散射導(dǎo)致遷移率也升高，故電阻率ρ隨溫度T升高下降；（2分） B

11、C：雜質(zhì)全電離，以晶格振動(dòng)散射為主。溫度升高，載流子濃度基本不變。晶格振動(dòng)散射導(dǎo)致遷移率下降，故電阻率ρ隨溫度T升高上升；（2分） CD：本征激發(fā)為主。晶格振動(dòng)散射導(dǎo)致遷移率下降，但載流子濃度升高很快，故電阻率ρ隨溫度T升高而下降；（2分） 4、 試比較半導(dǎo)體中淺能級(jí)雜質(zhì)和深能級(jí)雜質(zhì)對(duì)其電學(xué)參數(shù)的影響，并說(shuō)明它們?cè)趯?shí)踐中的不同應(yīng)用。（7分） 答：在常溫下淺能級(jí)雜質(zhì)可全部電離，可顯著地改變載流子的濃度，從而影響半導(dǎo)體材料的電導(dǎo)率。深能級(jí)雜質(zhì)在常溫下，較難電離，并且和淺能級(jí)雜質(zhì)相比，摻雜濃度不高，故對(duì)載流子的濃度影響不大，但在半導(dǎo)體中可以起有效的復(fù)合中心或陷阱作業(yè)，對(duì)載流子的復(fù)合作用很強(qiáng)

12、。（4分） 所以，在實(shí)際的應(yīng)用中，通過(guò)淺能級(jí)雜質(zhì)調(diào)節(jié)載流子的濃度、電阻率，改變材料的導(dǎo)電類型；而通過(guò)深能級(jí)雜質(zhì)提供有效的復(fù)合中心，提高器件的開(kāi)關(guān)速度。（3分） 四、計(jì)算題 （2×10分） 1、設(shè)p型硅能帶圖如下所示，其受主濃度NA=1017/cm3，已知：WAg=4.18eV，WPt=5.36eV，NV=1019/cm3，Eg=1.12eV，硅電子親和能χ＝4.05eV，試求：（10分） （1）室溫下費(fèi)米能級(jí)EF的位置和功函數(shù)WS; （2）不計(jì)表面態(tài)的影響，該p型硅分別與Pt和Ag接觸后是否形成阻擋層？ （3）若能形成阻擋層，求半導(dǎo)體一邊的勢(shì)壘高度。 （已知

13、WAg=4.81eV, WPt=5.36eV, Nv=1019cm-3, Eg=1.12eV, Si的電子親和能Χ＝4.05eV） E0 EC EV En χ WS EF Eg=1.12eV 解：（1）室溫下，雜質(zhì)全部電離，本征激發(fā)可以忽略，則： （1分） （2分） ∴ （1分） 所以，功函數(shù)為： （1分） (2) 不計(jì)表面態(tài)的影響，對(duì)P型硅，當(dāng)Ws＞W(wǎng)m時(shí)，金屬中的電子流向半導(dǎo)體，使得表面勢(shì)Vs＞0，空穴附加能量為qVs，能帶向下彎，形成空穴勢(shì)壘。故p型硅和Ag接觸后半導(dǎo)體表面形成空穴勢(shì)壘，即空穴的阻擋層；而Wpt=5.36eV大于W

14、s=5.05eV, 所以p型硅和Pt接觸后不能形成阻擋層。 （3分） (3) Ag和p-Si接觸后形成的阻擋層的勢(shì)壘高度為： （2分） 5、 一個(gè)理想的MOS電容器結(jié)構(gòu)，半導(dǎo)體襯底是摻雜濃度NA=1.5×1015cm-3的p型硅。如氧化層SiO2的厚度是0.1μm時(shí)，閾值電壓VT為1.1V,問(wèn)氧化物層的厚度為0.1μm時(shí)，其VT是多少？（10分） 解： （2分） ∴ （1分） ∴ 代入 （1分） 可得： （2分） 因?yàn)椋? （2分） 所以， （1分） 故 （1分） 朱俊 2006-12-28 專心---專注---專業(yè)