半导体物理填空题――武汉理工

1．纯净半导体Si中掺V族元素的杂质，当杂质电离时释放电子。这种杂质称施主杂质；相应的半导体称N型半导体。2．当半导体中载流子浓度的分布不均匀时，载流子将做扩散运动；在半导体存在外加电压情况下，载流子将做漂移运动。其运动速度正比于电场，比例系数称为迁移率。3．nopo=ni2标志着半导体处于平衡状态，当半导体掺入的杂质含量改变时，乘积nopo改变否？不变；当温度变化时，nopo改变否？改变。4．非平衡载流子通过复合效应而消失，非平衡载流子的平均生存时间叫做寿命τ，寿命τ与复合中心在禁带中的位置密切相关。5．迁移率是反映载流子在电场作用下运动难易程度的物理量，扩散系数是反映有浓度梯度时载流子运动难易程度的物理量，联系两者的关系式是qTkDnn0，称为关爱因斯坦关系式。6．半导体中的载流子主要受到两种散射，它们分别是电离杂质散射和晶格振动散射前者在电离施主或电离受主形成的库伦势场下起主要作用，后者在温度高下起主要作用。7．半导体中浅能级杂质的主要作用是影响半导体中载流子浓度和导电类型；深能级杂质所起的主要作用对载流子进行复合作用。8．对n型半导体，如果以EF和EC的相对位置作为衡量简并化与非简并化的标准，那末，TkEEFC02为非简并条件；TkEEFC020为弱简并条件；0FCEE为简并条件。9.以长声学波为主要散射机构时，电子迁移率与温度的-3/2次方成正比。10.半导体中载流子的扩散系数决定于其中的载流子的浓度梯度。11.电子在晶体中的共有化运动指的是电子不在完全局限在某一个原子上，而是可以从晶胞中某一点自由移动到其它晶胞内的对应点，因而电子可以在整个晶体中运动。12．当P-N结施加反向偏压增大到某一数值时，反向电流密度突然开始迅速增大的现象称为PN结击穿，其种类为：雪崩击穿、和齐纳击穿（或隧道击穿）。13.半导体中掺杂浓度很高时，杂质电离能增大，禁带宽度减小。14.简并半导体一般是重掺杂半导体，这时电离杂质对载流子的散射作用不可忽略。15.处在饱和电离区的N型Si半导体在温度升高后，电子迁移率会下降/减小，电阻率会上升/增大。16.电子陷阱存在于P/空穴型半导体中。17.随温度的增加，P型半导体的霍尔系数的符号由正变为负。18.在半导体中同时掺入施主杂质和受主杂质，它们具有杂质补偿的作用，在制造各种半导体器件时，往往利用这种作用改变半导体的导电性能。19.ZnO是一种宽禁带半导体，真空制备过程中通常会导致材料缺氧形成氧空位，存在氧空位的ZnO半导体为N/电子型半导体。20.相对Si而言，InSb是制作霍尔器件的较好材料，是因为其电子迁移率较高/大。21.掺金工艺通常用于制造高频器件。金掺入半导体Si中是一种深能级杂质，通常起复合中心的作用，使得载流子寿命减小。22.有效质量概括了晶体内部势场对载流子的作用，可通过回旋共振实验来测量。23.某N型Si半导体的功函数WS是4.3eV，金属Al的功函数Wm是4.2eV，该半导体和金属接触时的界面将会形成反阻挡层接触/欧姆接触。24.有效复合中心的能级位置靠近禁带中心能级/本征费米能级/Ei。26.金属和n型半导体接触形成肖特基势垒，若外加正向偏压于金属，则半导体表面电子势垒高度将降低，空间电荷区宽度将相应地（减少/变窄/变薄）。27.硅的导带极小值位于布里渊区的＜100＞方向上，根据晶体的对称性共有6个等价能谷。n型硅掺砷后，费米能级向Ec(上)移动，如升高材料的工作温度，则费米能级向Ei(下)移动。28.波尔兹曼分布函数为TkEETkEEEfFF00expexp11)(29.对于导带为多能谷的半导体，如GaAs，当能量适当高的子能谷的曲率较小时，有可能观察导负微分电导现象，这是因为这种子能谷中的电子的有效质量较大。30.复合中心的作用是促进电子和空穴的复合，起有效的复合中心的杂质能级必须位于Ei（禁带中线），并且对电子和空穴的俘获系数rn和rp必须满足pnrr。31.热平衡条件下，半导体中同时含有一种施主杂质和一种受主杂质情况下的电中性条件是＿p0+nD+=n0+pA-。32.金半接触时，常用的形成欧姆接触的方法有＿隧道效应和＿反阻挡层33.在半导体中，如果温度升高，则考虑对载流子的散射作用时，电离杂质散射概率减小和晶格振动散射概率增大。34.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，属于金刚石结构；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闪锌矿和纤锌矿等两种晶格结构。35.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直接禁带半导体，否则称为间接禁带半导体，那么按这种原则分类，GaAs属于直接禁带半导体。36.半导体载流子在输运过程中，会受到各种散射机构的散射，主要散射机构有晶格振动散射（纵声学波形变势散射，纵声学波压电散射，极性光学波散射）、电离杂质散射、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。37.半导体中的载流子复合可以有很多途径，主要有两大类：带间电子-空穴直接复合和通过禁带内的复合中心进行复合。38.与金属相比，半导体材料具有显著的霍尔效应。实验表明，在弱场条件下霍尔电场Ey与磁感应强度Bz和电流密度jx的关系为Ey=RHBzjx。在霍尔效应实验中，常受到热磁效应的影响，需要消除，常见的热磁效应有能斯脱效应、爱廷豪森效应、里纪-勒杜克效应。39.纯净半导体Si中掺Ⅲ族元素的杂质，当杂质电离时从Si中夺取电子，在Si晶体的共价键中产生了一个空穴，这种杂质称受主杂质；相应的半导体称P型半导体。1、无线电通信中，信号是以电磁波形式发射出去的。它的调制方式有调幅、调频、调相。2、针对不同的调制方式有三种解调方式，分别是检波、鉴频、和鉴相。3、在单调谐放大器中，矩形系数越接近于1、其选择性越好；在单调谐的多级放大器中，级数越多，通频带越窄、（宽或窄），其矩形系数越（大或小）小。4、调幅波的表达式为：uAM（t）=20（1+0.2COS100πt）COS107πt（V）；调幅波的振幅最大值为24V，调幅度Ma为20℅，带宽fBW为100Hz，载波fc为5*106Hz。5、在无线电技术中，一个信号的表示方法有三种，分别是数学表达式、波形、频谱。6、调频电路有直接调频、间接调频两种方式。7、检波有同步、和非同步检波两种形式。8、反馈式正弦波振荡器按照选频网络的不同，可分为LC、RC、石英晶振等三种。9、变频器可由混频器、和带通滤波器两部分组成。10、列出三个常见的频谱搬移电路调幅、检波、变频。11、用模拟乘法器非线性器件实现调幅最为理想。1.放大器的噪声系数NF是指输入端的信噪比与输出端的信噪比两者的比值，用分贝表示即为10lg（Psi/PNi）/(Pso/PNo)。2．电容三点式振荡器的发射极至集电极之间的阻抗Zce性质应为容性，发射极至基极之间的阻抗Zbe性质应为容性，基极至集电极之间的阻抗Zcb性质应为感性。3．解调是调制的逆过程。振幅调制信号的解调电路称为振幅检波电路，它的作用是从调幅信号中不失真地捡出调制信号。4．常用的混频电路有二极管混频、三极管混频和场效应管混频等。5．调频和调幅相比，调频的主要优点是抗干扰性强、信号传输保真度高和调频发射机的功率放大管的利用率高。1．有一中频fI＝465kHz的超外差接收机，当接收信号频率fc＝1200kHz，则其本振频率fLO＝1665kHz，镜像干扰频率为2130kHz。2．通信系统由输入变换器、发送设备、信道、接收设备以及输出变换器组成。3．调幅波的几种调制方式是普通调幅、双边带调幅、单边带调幅和残留单边带调幅。4．单调谐放大器经过级联后电压增益增大、通频带变窄、选择性变好。（在空格中填写变化趋势）5．调频的主要优点是抗干扰能力强、功率管利用率高和信号传输保真度高。1．放大器的噪声系数NF是指输入端的信噪比与输出端的信噪比两者的比值，用分贝表示即为10lg（Psi/PNi）/(Pso/PNo)。2．电容三点式振荡器的发射极至集电极之间的阻抗Zce性质应为容性，发射极至基极之间的阻抗Zbe性质应为容性，基极至集电极之间的阻抗Zcb性质应为感性。3．根据干扰产生的原因，混频器的干扰主要有组合频率干扰、副波道干扰、交调干扰和互调干扰四种。4．无论是调频信号还是调相信号，它们的ω（t）和φ（t）都同时受到调变，其区别仅在于按调制信号规律线性变化的物理量不同，这个物理量在调相信号中是（t），在调频信号中是（t）。5．锁相环路由鉴相器、环路滤波器和压控振荡器组成，它的主要作用是用于实现两个电信号相位同步，即可实现无频率误差的频率跟踪。四、简答题（共20分）1、什么叫调制？在无线通信系统中为什么要进行调制？(6分)答：把要传送的信号“装载”到高频振荡信号的过程，称为调制。(2分)因为（1）无法制造合适尺寸的天线；(2分)（2）接收者无法选择所要接收的信号。(2分)2、在同步检波器中，为什么参考电压与输入载波同频同相？二者不同频将对检波有什么影响？二者不同相又会对检波产生什么影响？（6分）答：为了保证同步检波器不失真地解调出幅度尽可能大的信号。(2分)若不同频，则检波时输出电压会失真。(2分)若不同相，则检波时输出电压不会失真，但幅度会减小。(2分)1、接收机分为直接放大式、和超外差式两种。2、扩展放大器通频带的方法有组合电路法、负反馈法和集成电路法三种。3、在集成中频放大器中，常用的集中滤波器主要有：LC带通滤波器、陶瓷、石英晶体、声表面波滤波器等四种。4、丙类谐振功放有欠压、临界和过压三种工作状态，其性能可用负载特性、调制特性和放大特性来描述。5、普通调幅波的数学表达式UAMt=Ucm（1+MacosΩt）cosωct，为了实现不失真调幅，Ma一般≤1。6、实现AGC的方法主要有改变发射级电流IE和改变放大器的负载两种。7、根据频谱变换的不同特点，频率变换电路分为频谱搬移电路和频谱的非线性变换电路。8、要产生较高频率信号应采用、LC振荡器，要产生较低频率信号应采用RC振荡器，要产生频率稳定度高的信号应采用石英晶体振荡器。9、三点式振荡器有电容和电感三点式电路。10、丙类功放最佳工作状态是临界状态，最不安全工作状态是强欠压状态。11、反馈式正弦波振荡器由放大部分、选频网络、反馈网络三部分组成。12、调频电路有直接、间接调频两种方式。13、调幅测试中，根据示波器所显示的调幅波波形可以计算出相应的调幅度Ma。已知某普通调幅波波形及其参数如图1-1所示，试求Ma=0.25%。2、简述AGC电路的作用。(4分)2、答：AGC的作用是当输入信号变化很大时，保持接收机的输出信号基本稳定。即当输入信号很弱时，接收机的增益高；当输入信号很强时，接收机的增益低。4、大信号包络检波器中，若把二极管极性反接，是否起到检波作用？若能，则输出波形与原电路有什么不同？（6分）4、答：可以检波。(3分)输出波形与原调制信号极性相反。一、填空题（每空1分，共13分）1．石英晶体振荡器是利用石英晶体的压电和反压电效应工作的，其频率稳定度很高，通常可分为串联型晶体振荡器和并联型晶体振荡器两种。2．为了有效地实现基极调幅，调制器必须工作在欠压状态，为了有效地实现集电极调幅，调制器必须工作在过压状态。3．大信号包络检波器是利用二极管的单向导电性和RC网络的充放电特性工作的。4．调频有两种方法，分别称为直接调频和间接调频。5．谐振功率放大器通常工作在丙类，此类功率放大器的工作原理是：当输入信号为余弦波时，其集电极电流为周期性余弦脉冲波，由于集电极负载的选频作用，输出的是与输入信号频率相同的余弦波。当谐振功率放大器的输入激励信号为余弦波时，为什么集电极电流为余弦脉冲波形？但放大器为什么又能输出不失真的余弦波电压？答：因为谐振功率放大器工作在丙类状态（导通时间小于半个周期），所以集电极电流为周期性余弦脉冲波形；但其负载为调谐回路谐振在基波频率，可选出ic的基波，故在负载