08级半导体器件物理期末B卷答案

______________________________________________________________________________________________________________常州信息职业技术学院2009－2010学年第一学期　半导体器件物理　　课程期末试卷班级　　　姓名　　　　学号　　　　成绩　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　装　　　　　　　　　　　　　订　　　　　　　　　　　　线　　　　　　　　　　　　　　　　　 项目 一 二 三 四 五 总分 满分 100 得分 1、填空题（共25分　每空１分）１、硼、铝、镓等三族元素掺入到硅中，所形成的能级是受主（施主能级或受主能级）；砷、磷等五族元素掺入到硅中，所形成的能级是施主（同上）。２、平衡状态下，我们用统一的费米能级ＥＦ来标志电子填充能级的水平，在非平衡状态下，导带中的电子填充能级的水平是用　导带费米能级（ＥＦn）来衡量，价带中电子填充能级的水平是用　价带费米能级（ＥＦp）来衡量。３、载流子的散射机构主要有　电离杂质散射和　晶格振动散射。５、ＰＮ结击穿共有三种：雪崩击穿、齐纳击穿、热击穿　６、晶体管的品种繁多，按其结构分可分为双极型、MOS晶体管。在电子电路应用中，主要有两种接法即：共基极和共射极，其标准偏置条件为：发射极正向偏置、　集电极反向偏置。７、P型半导体的MIS结构外加栅压时，共有三种状态：　积累　、　　耗尽、反型　。８、真空能级和费米能级的能量差称为功函数，真空能级和半导体导带底的能量差称为亲和能。9、在二极管中，外加反向电压超过某一数值后，反向电流突然增大，这个电压叫击穿电压。10、晶体管中复合与基区厚薄有关，基区越厚，复合越多，因此基区应做得较薄（较厚或较薄）。11、载流子的扩散运动产生扩散电流，漂移运动产生漂移电流。12、在开关器件及与之相关的电路制造中，掺金工艺已作为缩短少数载流子寿命的有效手段。二、判断题（共10分，每题1分）1、位错是半导体材料中的一种常见的线缺陷。（R）2、在高温本征激发时，本征激发所产生的载流子数将远多于杂质电离所产生的载流子数。（R）3、电离杂质散射与半导体中杂质浓度成正比。（R）4、由注入所引入的非平衡载流子数，一定少于平衡时的载流子数，不管是多子还是少子。（F）5、非平衡少子浓度衰减到产生时的1/e时的时间，称为非平衡载流子的寿命。（R）6、俄歇复合是一种辐射复合。（F）7、爱因斯坦关系式表明了非简并情况下载流子的迁移率和扩散系数直接的关系。（R）8、在大的正向偏压时，扩散电容起主要的作用。（R）9、齐纳击穿是一种软击穿。(F)10、半导体的电导率随掺杂浓度的增加而增加。（R）2、选择题：（单选多选均有　共２０分　每题２分）１．下列对纯净半导体材料特性叙述正确的是　A、DＡ　半导体的电阻率在导体和绝缘体之间Ｂ　半导体的电阻率随温度的上升而升高。Ｃ　半导体的电阻率随温度的上升而减小。Ｄ　半导体的电阻率可以在很大范围内变化。２．下列器件中导电载流子是多子器件的是　B　　Ａ　稳压二极管　Ｂ　肖特基二极管Ｃ　发光二极管Ｄ变容二极管３．电子的迁移率是　　A　　空穴的迁移率。Ａ　大于　　　　　　　　Ｂ　等于　　　　　　　Ｃ　小于４．下列固体中，禁带宽度Eg最大的是　C　Ａ　金属　　　　　　　Ｂ　半导体　　　　　　　Ｃ　绝缘体５．半导体与金属Al形成良好的欧姆接触的结构形式有　B、DＡAl-n-n+Ｂ　Al-n+-n　　Ｃ　Al-p-p+DAl-p+-p６．晶体中内层电子有效质量　A　外层电子的有效质量。Ａ　大于　　　　Ｂ　等于　　　　Ｃ　小于　　　Ｄ　不一定７．原子构成的平面在x、y、z轴上的截距分别为－２、３、４，则其密勒指数为　　　A　　　　Ａ　（６，４，３）　　　Ｂ（６，４，３）　　C　（２，３，４）　　　D（２，３，４）８．Pn结耗尽层中（如图所示）电场强度最大的地方是　　C　　Ａpp’　　　Ｂ　xx’　　Ｃ　nn’　　　　Ｄ　一样大P’x’n’ P NPxn９．最能起到有效的复合中心作用的杂质是　A　　Ａ　深能级杂质　　　Ｂ　浅能级杂质　　　Ｃ　中等能级杂质１０．在下列半导体中，费米能级最高的是CA强P型B弱P型C强N型D弱N型3、名词解释(共15分　每题5分)１、准费米能级费米能级和统计分布函数都是指的热平衡状态，而当半导体的平衡态遭到破坏而存在非平衡载流子时，可以认为分就导带和价带中的电子来讲，它们各自处于平衡态，而导带和价带之间处于不平衡态，因而费米能级和统计分布函数对导带和价带各自仍然是适用的，可以分别引入导带费米能级和价带费米能级，它们都是局部的能级，称为“准费米能级”，分别用EFn、EFp表示。２、直接复合、间接复合直接复合—电子在导带和价带之间直接跃迁而引起电子和空穴的直接复合。间接复合—电子和空穴通过禁带中的能级（复合中心）进行复合。３、扩散电容PN结正向偏压时，有空穴从P区注入N区。当正向偏压增加时，由P区注入到N区的空穴增加，注入的空穴一部分扩散走了，一部分则增加了N区的空穴积累，增加了载流子的浓度梯度。在外加电压变化时，N扩散区内积累的非平衡空穴也增加，与它保持电中性的电子也相应增加。这种由于扩散区积累的电荷数量随外加电压的变化所产生的电容效应，称为P-N结的扩散电容。用CD表示。4、问答题（２４分）１、画出杂质半导体电阻率与温度的关系图，并分析该图。（8分）AB：温度很低，本征激发可忽略，载流子主要上由杂ρ质提供，它随温度增加而增加，散射主要由C电离杂质决定，迁移率随温度的增加而增加，所以电阻率随温度的AD增加而下降。（2分）BC：温度继续升高，杂质已全部电离，载B流子浓度基本不变，晶格振动散射上升为主要矛盾，迁移率随温度的升高而下降，所以电阻率随温度的升高而增大。（2分）CD：温度继续升高，大量本征载流子的产生远远T超过迁移率减小对电阻率的影响，电阻率随温度的升高而急剧下降。（2分）（图2分）２．MOSFET与双极晶体管相比有何优点？（6分）MOS管：多子器件，驱动能力强，易集成，功耗低，适合于大规模集成电路，现已成为超大规模集成电路的主流形式。（3分）双极器件：少子器件，速度较快，但集成度较低，功耗大，不适合于大规模集成电路。（3分）３．MIS结构中，P型半导体表面在什么情况下成为积累层？什么情况下出现耗尽层和反型层？并请画出相应的能带图。（１０分）EFMECECECEVEFMEVEFMEV积累状态耗尽状态反型状态积累状态：当金属与半导体之间加负电压时，表面势为负值，表面处能带向上弯曲，表面层内就会出现空穴的堆积。（2分）耗尽状态：当金属与半导体之间加正电压时，表面势为正值，表面处能带向下弯曲，表面处的空穴浓度较体内的低得多，这种状态就叫做耗尽状态。（2分）反型状态：当正电压进一步增加时，能带进一步向下弯曲，使表面处的费米能级高于中央能级EI，这意味着表面的电子浓度将超过空穴浓度，形成反型层。（2分）（图4分）5、计算题（6分）１．设空穴浓度是线性分布，在3um内浓度差为1015cm-3,Ｄp=10.8cm2/s,试计算空穴扩散电流密度。　（q=1.6×10-19C）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　J=—qDp=—1.6×10-19×10.8×(1015/3×10-4)=—5.76(A/cm-2)3分1分2分WelcomeToDownload!!!欢迎您的下载，资料仅供参考！精品资料_1167073853.unknown