13级半导体物理第五六七八章作业

学生层次：电子工程系13级电子信息工程（微电子制造方向）、（集成电路设计与集成系统方向）本科半导体物理第五六七八章作业一、选择题（每空只有一个正确答案）：1、下面情况下的材料中，室温时功函数最大的是（）。A、含硼1×1015cm-3的硅；B、含磷1×1016cm-3的硅；C、含硼1×1015cm-3，磷1×1016cm-3的硅；D、纯净的硅2、在硅基MIS（P型半导体）结构中，硅衬底和SiO2界面处的固定电荷是（），它的存在使得半导体表面的能带（），在C-V曲线上造成平带电压（）偏移。A、钠离子；B、过剩的硅离子；C、向下；D、向上；E、向正向电压方向；F、向负向电压方向3、金半接触时，常用的形成欧姆接触的方法有（）和（）。A、阻挡层；B、反阻挡层；C、隧道效应；D、消除固定电荷层4、理想的MIS结构电容相当于（）电容和（）电容的（）。A、绝缘层；B、半导体空间电荷层；C、金属层；D、固定电荷层；E、相加；F、并联；G、串联5、当半导体中载流子浓度的分布不均匀时，载流子将做（）运动。A、漂移；B、扩散；C、无规则；D、静止二、判断题：1、考虑金属与半导体功函数差对MIS结构（P型半导体）C-V特性的影响，当WmWs时，将导致C-V特性向负栅压方向移动。2、SiO2层中的固定电荷是指位于距Si-SiO2界面约100nm以内，主要是Si-SiO2界面附近的过剩Si+。3、考虑pn结空间电荷区，在内间电场作用下，载流子做扩散运动。4、pn结空间电荷区内建电场的方向是从n区指向p区。5、pn结加正向偏压时，势垒高度增高。6、pn结电容包括势垒电容和扩散电容两部分。7、把E0与费米能级之差称为半导体的功函数。8、半导体的电子亲和能与杂质浓度有关。9、在WmWS的条件下，金属和p型半导体接触时，能带向下弯曲，形成阻挡层。10、考虑金半接触的n型阻挡层，外加正向电压越高，势垒下降越多，正向电流越大。11、考虑硅晶体的表面，与悬挂键对应的电子能态就是表面态。12、n型半导体的功函数表达式为：WS=+Eg–EP三、简答题：1、掺杂、升高温度和光照都能改变半导体材料的电导率，请根据各自的机理分析它们之间的区别。2、简述pn结击穿的定义。有哪几种击穿机理？对于重掺杂的硅pn结，判断不同击穿机理的依据分别是什么？3、请简述肖特基势垒二极管定义、性质、特点及应用。4、什么是欧姆接触？怎样实现欧姆接触？5、考虑金属和半导体的接触，通过比较功函数的大小，简述形成阻挡层和反阻挡层的条件。6、对理想MIS结构（P型半导体），请简述半导体表面层的5种基本状态，要求分别写出对应的金半间所加电压VG的变化条件，以及各状态的特征。四、证明推导题：1、证明PN结的接触电势差为：20DlnTKViADnNNq；并分析VD随其他参数变化的规律。参见书上公式(6-9)至(6-10)之间以及之后的有关内容。2、画能带图推导p型半导体的功函数表达式为：WS=+Eg–EP五、图形分析题：1、平衡P-N结的空间电荷区示意图如下，画出空间电荷中载流子漂移运动、扩散运动、扩散电流及漂移电流的方向（在下图右侧直线上添加箭头即可）2、请定性地画出重掺杂的隧道结的电流电压特性图，并画出各特征点所对应的能带图。要求标注出各个重要的物理量。3、请画出平衡状态pn结的能带图,并标出势垒高度；然后再分别画出加正向偏压和加反向偏压时pn结势垒的变化。（提示：结合图6-7（b）、6-10、6-12的画法和标注。）4、请分别画出WmWS和WmWS时金属和n型半导体接触能带图（如图7-4d+图7-5）。5、请画出MIS结构中p型半导体中表面空间电荷区内能带的弯曲，并标注出各个重要的物理量。（提示：如图8-4）6、请画出由p型半导体构成的理想MIS结构，随外加正电压增大出现反型层时，表面空间电荷区内能带的弯曲，并标注出各个重要的物理量。（提示：如图8-7）7、先画出理想MIS结构（P型半导体）的C-V特性曲线（如图8-10）；再画出当p型半导体的功函数大于金属时对C-V特性曲线的影响，标注出平带电压并写出其定义式。（如图8-16）六、计算题：1.室温下，n型半导体中空穴的寿命为10s，空穴的迁移率为p=1800cm-2/(V.s)。试求空穴的扩散长度。提示：需要用到爱因斯坦关系和扩散长度公式2.掺杂浓度为NA=1016cm-3的p型材料中，由于光照产生的非子浓度n=p=1013cm-3。已知ni=1010cm-3。计算此时的电子和空穴的准费米能级位置，再和光照前的费米能级位置做比较。此题是综合题。提示：需要用到公式（5-10）和（3-57）3.施主浓度为ND=1.5×1014cm-3的n型锗和金属接触形成肖特基势垒二极管，已知300K下金属一边的势垒高度是0.3eV。求半导体一边的势垒高度。设室温下杂质全部电离，并已知300K下，锗的导带的有效状态密度NC=1.05×1019cm-3。提示：需要运用公式3-484.课本第七章后的习题第3题（施主浓度ND=1017cm-3的n型硅。。。。。。）