《半导体物理学》期末考试试卷参考答案(A卷)-往届

赣南师范学院第1页共2页行政班级：姓名：学号：选课班级：……………………………………密………………………封……………………线…………………………密封线内不得答题2010–2011学年第一学期期末考试参考答案（A卷）开课学院：物电学院课程名称：半导体物理学考试形式：闭卷，所需时间：120分钟注意事项：1、教师出题时请勿超出边界虚线；2、学生答题前将密封线外的内容填写清楚，答题不得超出密封线；3、答题请用蓝、黑钢笔或圆珠笔。一、填空题（共30分，每空1分）1、电子空穴电子2、替位式间隙式3、01()1exp()FfEEEkT在热平衡状态下，电子在允许的量子态上如何分布0()FEEkTBfEe前者受泡利不相容原理的限制4、电子空穴00np电子-空穴对np多数少数多数注入的非平衡多数载流子浓度比平衡时的多数载流子浓度小得多少数注入的非平衡少数载流子浓度比平衡时的少数载流子浓度大得多5、电子在导带和价带之间的直接跃迁，引起电子和空穴的直接复合电子和空穴通过禁带的能级（复合中心）进行复合发射光子发射声子将能量给予其它载流子，增加它们的动能6、半导体表面非平衡载流子浓度比内部高扩散扩散漂移漂移二、选择题（共10分，每题2分）1、A2、B3、D4、C5、B三、计算题（共60分）一、1、解：（1）因为npnqpq，又2inpn，所以2222iinpnpinpnnnqqnqqnqnn根据不等式的性质，当且仅当nnq＝2ipnqn时，上式取等。解得：1/2()pinnn，即此时电导率最小。相应地，此时21/2()inipnpnn（2）对本征Ge：13192()2.5101.610(19003800)2.2810(/)iinpnqScm在最小电导率条件下：min1319()()2(2.510)(1.610)38001900/pninipnpinpnqnqnqScm（3）当材料的电导率等于本征电导率时，有：00()npinpnqpqnq即：200()inpinpnnqqnqn整理得:2200()0ninpipnnnn解得:2220()()42inpinpnpinnnnn带入数据得：00()2iinnnn舍或题号一二三四五六七八总分得分评卷人赣南师范学院考试卷（A卷）第2页共2页行政班级：姓名：学号：选课班级：……………………………………密………………………封……………………线…………………………密封线内不得答题∴13301.2510/2inncm213300510/inpcmn显然，此材料是p型材料。2、解：空穴扩散电流密度：()ppdpJqDdx扩＝-由题意，空穴线性分布，且在3μm内浓度差为1015cm-3，则空穴的浓度梯度为：1531844()103.310310dpxcmcmdxcm根据爱因斯坦关系式：0ppDkTq0ppkTDq∴002184192()0.026400/()(3.310)3.410/()pppkTdpdpJqkTqdxdxeVcmVscmCscm扩＝-3、（1）已知4.05eVn型Si的功函数为：0()sFncFWEEEEE室温下，杂质全部电离，则电子浓度00cFEEkTDcnNNe173019310/ln0.026ln0.152.810/DcFCNcmEEkTeVeVNcm∴()4.050.154.20scFWEEeVeVeV（2）已知4.18AlWeV，所以AlsWW，故二者接触形成反阻挡层。5.20AuWeV，则有AusWW，故Au与n-Si接触形成阻挡层。4、（1）令DN和AN表示电离施主和电离受主的浓度，则电中性方程为00ADnNpN（I）室温下，半导体处于过渡区，杂质已全部电离，153510AANNcm，1631.510DDNNcm，代入（I）式整理得：163001.010npcm（II）又200inpn（III），1031.510incm(IV)，联立（II）、(III)、(IV)式可解得：16304301.0102.210ncmpcm11001631531103*()()221.5105100.026()21.5100.35DDAFiiiiiiNNNEEkTshEkTshnncmcmEeVshcmEeV即此时费米能级在禁带中线上面0.35eV处。（2）电导率00npnqpq由于00np，故可忽略空穴对电流的作用，即此时01632191.0101000/1.6101.6/nnqcmcmVsCScm（3）T=600k时，半导体处于本征激发区，本征激发开始起主要作用。此时，杂质已全部电离，（II）、(III)式仍然成立。该温度下153610incm（V）联立（II）、(III)、(V)式解得：163015301.3102.810ncmpcm