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广东工业大学2019年硕士学位研究生招生考试试题考试科目（代码）名称：（41）半导体物理满分150分(考生注意：答卷封面需填写自己的准考证编号，答完后连同本试题一并交回！)注：电子电量q=1.6109C,玻尔兹曼常数k=1.3810-23J/K基本概念解释（每题6分，共30分）：1.电子和空穴；2.简并半导体和非简并半导体；3.电子的有效质量，并写出有效质量与能带E(k)的关系式：4.漂移运动和扩散运动，并写出漂移电流密度和扩散电流密度的表达式；5.解释非平衡载流子的直接复合和间接复合，并在能带图上画出其示意图。二填空选择题（每空1分，共20分)1.半导体的电阻率与载流子的和有关。轻掺杂的(Non,则样品的电阻率(增加或减少)。其原因是2.不同杂质在半导体中的作用不同，施主或受主杂质影响半导体的载流子的:同时施主和受主杂质也可以作为散射中心，影响载流子的作为复合中心的深能级杂质，影响载流子的3.晶格常数为a的一维晶格，导带极小值附近能量表达式E(k)=方2k2,方2(k-k)23m0171o其中k=。,m为电子的惯性质量，导带底的波矢k为2a导带底电子的有效质量为；导带底电子的准动量为4.电子的费米分布函数的表达式为、:其物理意义表示;T=300K时，费米能级在导带底下面0.3V处，则导带底Ec处被电子占据的几率为5.半导体内存在两种散射机制。第一种散射发生的概率为P1,这种散射单独存在时载流子的平均自由时间1为:第二种散射发生的概率为P2,这种散射单独存第1页共4页在时载流子的平均自由时间2为两种散射机制同时存在时的载流子的平均自由时间t为6.室温下半导体Si的晶格常数a=5.43A,则Si的单位体积内的原子体密度为atom/cm3;Si,(100)晶面的原子面密度为atom/cm2,Si晶向的原子线密度为7.掺杂浓度为ND=10m3,在T0K时，电子的浓度为m3,空穴的浓度为m3三计算题(20分)在半导体硅中，同时掺有ND=1.5x10l6/cm3磷原子和NA=5x105/Cm3的硼原子，已知：T=300K时n,=110cm3:T=600K时，n=2105cm3;T=1000K时，n,=1108cm3,计算(I)温度为300K时的电子浓度no,空穴浓度po和费米能级的位置Er:(2)温度为600K时的电子浓度n,空穴浓度po和费米能级的位置Er:(3)温度为1000K时的电子浓度o,空穴浓度po和费米能级的位置Er.四计算题(20分)设一均匀的p型Si样品，如图1所示，用一稳定的光照射半导体，整个半导体内均匀产生电子.空穴对，产生率为G0,若样品半无限长，且在x=0表面稳定注入电子浓度no,已知电子的扩散系数D,寿命tn和扩散长度Ln。请完成下列问题：(1)确定满足上述条件的的稳态连续性方程？及其该连续性方程的通解？(2)用于求n(x)特解的边界条件？(3)求电子的扩散电流密度随X变化的函数关系光照(n)oXX=0图1第2页共4页五计算题(20分)T=300K时，硅霍尔器件的几何尺寸如图2所示，d=1103cm,W=1102cm,L=110cm,测得1=0.75mA,V=15V,V4=+5.8mV，B.=0.1T,试确定：(1)导电类型，(2)多数载流子浓度，(3)多数载流子迁移率。图2六综合分析题（每小题10分，共20分）1.如图3所示的Ek关系曲线表示了两种可能的价带。说明其中哪一种对应的空穴有效质量较大。为什么？图32.GAs半导体的晶格结构是怎样的？请说明哪些杂质是施主杂质？哪些杂质是受主第3页共4页杂质？说明Si原子在GAs中具有双性杂质行为，即：既可以是施主杂质，也可以是受主杂质。七画图题（每小题5分，共20分）1.画出半导体硅的三维晶格结构图以及(100)晶面上的原子分布图（可以用文字协助说明)：2.使用共价键模型画出受主杂质电离前和电离后的示意图：3.在能带图中，标出下列能级的通常位置：(1)E-本征费米能级(2)ED-施主能级(3)EA-受主能级，(4)Er-产生-复合能级(5)简并n型半导体的费米能级：4.在共价键模型和能带模型上画出本征半导体空穴的示意图。第4页共4页