2023年研究生類研究生入學(xué)考試專業(yè)課中國(guó)科學(xué)院碩士半導(dǎo)體物理學(xué)歷年高頻考題帶答案難題附詳解（圖片大小可自由調(diào)整）第1卷一.歷年考點(diǎn)試題黑鉆版(共25題)1.簡(jiǎn)述禁帶變窄效應(yīng)；2.簡(jiǎn)述半導(dǎo)體的壓阻效應(yīng)。3.半導(dǎo)體中深能級(jí)雜質(zhì)4.簡(jiǎn)述塞貝克效應(yīng)；5.在由n型半導(dǎo)體組成的MIS結(jié)構(gòu)上加?xùn)烹妷篤G，分析其表面空間電荷層狀態(tài)隨VG變化的情況，畫出其C-V曲線并解釋之。6.簡(jiǎn)述半導(dǎo)體的光生伏特效應(yīng)；7.金屬-半導(dǎo)體接觸有哪兩類?8.p型半導(dǎo)體MIS結(jié)構(gòu)的理想C-V特性如下圖，說(shuō)明每一段的物理過(guò)程(I、II、IIIA、IIIB、IIIC)。

9.p-n結(jié)10.計(jì)算p型半導(dǎo)體的霍爾系數(shù)。11.推導(dǎo)出正向電流與外加偏壓的關(guān)系。12.pn結(jié)加正向偏壓時(shí)，能帶圖有什么變化?正向電流由什么組成?13.簡(jiǎn)述能帶論；14.熱載流子15.晶胞16.已知費(fèi)米能級(jí)在禁帶中，并且Ec-EF＞＞Ec是導(dǎo)帶底能量。計(jì)算導(dǎo)帶中的平衡電子濃度。17.簡(jiǎn)述霍耳效應(yīng)；18.過(guò)剩載流子與平衡載流子有什么差別?19.禁帶寬度20.晶格常數(shù)21.簡(jiǎn)單晶格22.用什么方法檢測(cè)?23.間隙雜質(zhì)24.表面復(fù)合速度25.它們分別在什么情況下形成?第1卷參考答案一.歷年考點(diǎn)試題黑鉆版1.參考答案：禁帶變窄效應(yīng)：在半導(dǎo)體中，當(dāng)雜質(zhì)大于一定濃度時(shí)，雜質(zhì)能帶進(jìn)入了導(dǎo)帶和價(jià)帶，并與導(dǎo)帶和價(jià)帶相連，形成了新的簡(jiǎn)并能帶，使能帶的狀態(tài)密度發(fā)生了變化，簡(jiǎn)并能帶的尾部深入到禁帶中，稱為尾帶。導(dǎo)致禁帶寬度由Eg減小為Eg，所以重?fù)诫s時(shí)，禁帶寬度變窄了，稱為禁帶變窄效應(yīng)。2.參考答案：壓阻效應(yīng)：對(duì)半導(dǎo)體施加應(yīng)力時(shí)，半導(dǎo)體的電阻率要發(fā)生改變，這種現(xiàn)象稱為壓阻效應(yīng)。3.參考答案：深能級(jí)雜質(zhì)：在半導(dǎo)體的禁帶產(chǎn)生的施主能級(jí)距離導(dǎo)帶底較遠(yuǎn)，產(chǎn)生的受主能級(jí)距離價(jià)帶頂也較遠(yuǎn)。通常稱這種能級(jí)為深能級(jí)，相應(yīng)的雜質(zhì)稱為深能級(jí)雜質(zhì)。4.參考答案：塞貝克效應(yīng)：當(dāng)兩個(gè)不同的導(dǎo)體a和b兩端相接，組成一個(gè)閉合線路，如兩個(gè)接頭A和B具有不同的溫度，則線路中便有電流，這種電流稱為溫差電流，這個(gè)環(huán)路便組成所謂溫差電偶，產(chǎn)生電流的電動(dòng)勢(shì)稱為溫差電動(dòng)勢(shì)，其數(shù)值一般只與兩個(gè)接頭的溫度有關(guān)。這種效應(yīng)稱為塞貝克效應(yīng)。

5.參考答案：

(1)當(dāng)偏壓VG為正值時(shí)，半導(dǎo)體表面處于堆積狀態(tài)，C/C0=1，即C=C0。這時(shí)MIS的電容不隨電壓VG變化，對(duì)應(yīng)圖AB段；

(2)當(dāng)偏壓VG絕對(duì)值較小時(shí)，C/C0值隨著|Vs|減小而減小，對(duì)應(yīng)圖BC段；

(3)當(dāng)偏壓VG=0時(shí)，對(duì)于理想MIS結(jié)構(gòu)，表面勢(shì)Vs=0，對(duì)應(yīng)圖中C點(diǎn)；(CFB/C0)；

(4)當(dāng)偏壓VG為負(fù)但不足以使半導(dǎo)體表面反型時(shí)，空間電荷區(qū)處于耗盡狀態(tài)，表面空間電荷區(qū)厚度Xd隨著VG減小，而增大，Xd越大，則Cs越小，C/C0也隨之越小，對(duì)應(yīng)圖CD段；

(5)當(dāng)偏壓VG繼續(xù)減小到使表面勢(shì)Vs＞2VB時(shí)，這時(shí)耗盡層寬度保持在極大值，表面處出現(xiàn)強(qiáng)反型層，

(6)信號(hào)頻率較低時(shí)，C/C0=1，MIS的電容又上升到等于絕緣層的電容，對(duì)應(yīng)圖EF段；

(7)信號(hào)頻率較高時(shí)，反型層中的空穴產(chǎn)生與復(fù)合將跟不上高頻信號(hào)變化，即反型層中空穴的數(shù)量不能隨高頻信號(hào)而變。因此，在高頻信號(hào)時(shí)，反型層中電子對(duì)電容沒有貢獻(xiàn)，這時(shí)空間電荷區(qū)的電容仍由耗盡層的電荷變化決定。由于強(qiáng)反型出現(xiàn)時(shí)耗盡層寬度達(dá)到最大值，不隨VG變化，C/C0也將保持最小值，對(duì)應(yīng)圖GH段。6.參考答案：光生伏特效應(yīng)：當(dāng)適當(dāng)波長(zhǎng)的光照射非均勻半導(dǎo)體(p-n結(jié)等)時(shí)，由于內(nèi)建場(chǎng)的作用(不加外電場(chǎng))，半導(dǎo)體內(nèi)部產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)(光生電壓)；如將P-N結(jié)短路，則會(huì)出現(xiàn)電流(光生電流)。這種由內(nèi)建場(chǎng)引起的光電效應(yīng)，稱為光生伏特效應(yīng)。7.參考答案：金屬-半導(dǎo)體有2種接觸：肖特基勢(shì)壘和歐姆接觸。8.參考答案：對(duì)p型半導(dǎo)體的MIS結(jié)構(gòu)。

I、負(fù)偏壓下，p型半導(dǎo)體界面是積累層，電容不隨電壓而變。

II、正偏壓下，p型半導(dǎo)體界面是耗盡層，電容與Vs-1/2成正比，隨電壓增大而減小。

IIIA、正偏壓繼續(xù)增大時(shí)，p型半導(dǎo)體界面變成反型層，少子一電子積累，類似于積累層，電容又不隨電壓變化。

ⅢC、深耗盡。耗盡層的寬度將隨偏壓增加而增加，電容繼續(xù)減小，直至擊穿。

IIIB、當(dāng)疊加在偏壓之上的小信號(hào)電壓是高頻信號(hào)時(shí)，測(cè)量的電容不隨偏壓變化。

9.參考答案：p-n結(jié)：將p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體結(jié)合在一起，在二者交界處就形成了p-n結(jié)。由于擴(kuò)散作用，在p-n結(jié)處存在空間電荷區(qū)，內(nèi)建電場(chǎng)。10.參考答案：考慮p型半導(dǎo)體中的空穴，空穴在x，y方向的穩(wěn)態(tài)運(yùn)動(dòng)方程為

其中，vx，vy是空穴漂移速度分量，p是空穴濃度，m*是空穴有效質(zhì)量。方程左邊第二項(xiàng)是由磁場(chǎng)Bz引起的洛倫茲速度，右邊第一項(xiàng)是動(dòng)量損失速率。

在霍爾效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)條件下，沿y方向的電流為零，vy=0，由上第二式求得Ey=BzVx。由上第一式求得代入上式，得到。得到。

同理，對(duì)n型半導(dǎo)體可求得。11.參考答案：在pn區(qū)邊界處Xp和Xn處的少子擴(kuò)散電流分別為

，

得到pn結(jié)電流

12.參考答案：加正向偏壓后(圖6.3(a))，p區(qū)與n區(qū)之間的勢(shì)差由原來(lái)的eVD減小為e(VD-V)。結(jié)果擴(kuò)散流將超過(guò)漂移流，有更多的電子和空穴分別注入p區(qū)和n區(qū)，以少子的形式存在。由于存在濃度梯度，p區(qū)和n區(qū)中的少子將繼續(xù)向縱深擴(kuò)散，形成pn結(jié)電流。

13.參考答案：能帶論：所謂單電子近似，即假設(shè)每個(gè)電子是在周期性排列且固定不動(dòng)的原子核勢(shì)場(chǎng)及其它電子平均勢(shì)場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)。該勢(shì)場(chǎng)是具有與晶格同周期的周期性勢(shì)場(chǎng)。用單電子近似法研究晶體中電子狀態(tài)的理論稱為能帶論。14.參考答案：熱載流子：在強(qiáng)電場(chǎng)下，載流子從電場(chǎng)中獲得的能量很多，載流子的平均能量比熱平衡狀態(tài)時(shí)的大，因而載流子和晶格系統(tǒng)不再處于熱平衡狀態(tài)。能量大于晶格系統(tǒng)的能量的載流子稱為熱載流子。15.參考答案：晶體中周期性重復(fù)的單元為晶胞。通常取能夠最大限度反映晶格對(duì)稱性質(zhì)的最小單元，又稱晶體學(xué)晶胞。16.參考答案：因?yàn)镋c-EF＞＞kT，費(fèi)米分布可以近似為波爾茲曼分布，即

以導(dǎo)帶底作為能量原點(diǎn)，則導(dǎo)帶中電子濃度為

令E/kT=ζ，則上式變?yōu)?/p>

，Ec是導(dǎo)帶邊的能量。17.參考答案：霍耳效應(yīng)：把通有電流的半導(dǎo)體放在均勻磁場(chǎng)中，設(shè)電場(chǎng)沿x方向，電場(chǎng)強(qiáng)度為Ex；磁場(chǎng)方向和電場(chǎng)垂直，沿z方向，磁感應(yīng)強(qiáng)度為Bz，則在垂直于電場(chǎng)和磁場(chǎng)的+y或-y方向?qū)a(chǎn)生一個(gè)橫向電場(chǎng)Ey，這種現(xiàn)象稱為霍耳效應(yīng)。18.參考答案：過(guò)剩載流子對(duì)多子的影響不大，但對(duì)少子來(lái)說(shuō)，過(guò)剩載流子往往使少子濃度增加幾個(gè)數(shù)量級(jí)。19.參考答案：禁帶寬度：在能帶論中，將能帶分為導(dǎo)帶、價(jià)帶和禁帶。禁帶寬度是導(dǎo)帶底能級(jí)(Ec)與價(jià)帶項(xiàng)能級(jí)(Ev)之差，即Eg=Ec-Ev。20.參考答案：晶體學(xué)晶胞每邊的長(zhǎng)度。21.參考答案：原胞中只包含一個(gè)原子的晶格。22.參考答案：過(guò)剩載流子將使樣品的電導(dǎo)增加，稱為光電導(dǎo)。通過(guò)測(cè)量電導(dǎo)率的增加可檢測(cè)過(guò)剩載流子，△σ=e(μn+μp)△n。23.參考答案：間隙雜質(zhì)：雜質(zhì)原子進(jìn)入半導(dǎo)體以后，雜質(zhì)原子位于晶格原子間的間隙位置，稱為間隙式雜質(zhì)。24