发布时间 : 星期六 文章2008半导体物理期末考试试卷A-参考答案与评分标准更新完毕开始阅读
（２）在何处附近半导体是简并的？（4分） 答：在靠近ｘ＝L附近 （4分）
或 分为三个区域，每个区各为 2分 或 2L/3 （３）试推导流过x=x1处的电子的电流密度表达式？（4分） 答： J?nq?nE?qDndEFdn??n?0 dxdx （1.5分）（1.5分） （1分） 四、一束恒定光源照在n型硅单晶样品上，其平衡载流子浓度n0=10cm，且每微秒产生电子－空穴为10cm。如τn=τp=2μs，试求光照后少数载流子浓度。（已知本征载流子浓度ni=9.65×10cm）(5分) 解：在光照前： 光照后： 9 -3 14 -3 13 -3 p?p0??pGni2???pGn02分2分5?6 101313?3?9.31?10?2?10??2?10cm1?10?6 (0.5分)（0.5分） 五、在一个均匀的n型半导体的表面的一点注入少数载流子空穴。在样品上施加一个50V/cm的电场，在电场力的作用下这些少数载流子在100μs的时间内移动了1cm，求少数载流子的漂移速率、迁移率和扩散系数。（kT=0.026eV）(6分) 解：在电场下少子的漂移速率为： v?1cm?104cm/s 100?s（1分）（0.5分）（0.5分） 第 5 页 共 7页 v1042?cm/?Vs? 迁移率为：??E50 （1分）（0.5分）（0.5分） 扩散系数为：Dp?kT??0.026?200cm2/s?5.2cm2/s q（1分） （0.5分）（0.5分） 六、掺杂浓度为ND=10cm的n型单晶硅材料和金属Au接触，忽略表面态的影响，已知：WAu=5.20eV, χn=4.0eV, Nc=10cm,ln10=6.9 在室温下kT=0.026eV, 半导体介电常数εr=12, ε0=8.854×10(4+4+4=12分) ⑴ 半导体的功函数；（4分） ⑵ 在零偏压时，半导体表面的势垒高度，并说明是哪种形式的金半接触，半导体表面能带的状态；（4分） ⑶ 半导体表面的势垒宽度。（4分） 解：⑴由ND19 -3 3 -12 16 -3 F/m，q=1.6×10 库，试计算： -19 ?n0?Ncexp(?Ec?EF)得： （1分） kTNc1019Ec?EF?kTln?0.026ln16?0.18eV （1分） ND10?Ws??s?(Ec?EF)?4.18eV（1分） （0.5分）（0.5分） ⑵ 在零偏压下，半导体表面的势垒高度为： qVD?Wm?Ws?5.20?4.18?1.02eV （1分） （0.5分）（0.5分） 对n型半导体，因为Wm＞Ws，所以此时的金半接触是阻挡层（或整流）接触（1分），半导体表面能带向上弯曲（或：直接用能带图正确表示出能带弯曲情况）（1分）。 ⑶ 势垒的宽度为： d?(2?r?0VD1/2)qND（2分） 2?12?8.85?10?14?1.021/2?() 1.6?10?19?1016?3.7?10?5(cm)（1分）（1分） 第 6 页 共 7页 七、T=300 K下，理想MOS电容，其能带图如下图所示。所施加的栅极偏压使得能带弯曲，在Si-SiO2界面EF=Ei。Si的电子亲合势为4.0 eV ，Nc=10cm。利用耗尽近似，回答下列问题：（5+5+5+5+6=26分） 19 -3 EFm Ec EFs Ei Ev 0.59 eV 0.29eV ρ x （1.5分） （1.5分） 1. 半导体中达到了平衡吗？为什么？（5分） 2 答：达到了平衡。因为半导体中EF处处相等（或EFn=EFp=EF，或np=ni，或J=0 ）。 （3分） （2分） 2. 求出半导体Si-SiO2界面EF=Ei处的电子浓度？同时绘出与该能带图对应的定性电荷块图。（5分） n0?Nce?Ec?EFkT?1019e?0.590.026?1.38?109cm?3?? (1分) (0.5分) (0.5分) 或 EFS?Ei?ns?ni?1.5?1010?cm?3? （1分）... （1分） 电荷块图见上图（评分标准在电荷块图下方） 3. 求出ND？（5分） 第 7 页 共 7页 ND?Nce?Ec?EFkT?Nce?Eg?(EFs?Ev)kT?10e19?1.18?(0.29?0.59)0.026?9.68?1013?cm?3? （3分） （1分） （1分） 4. 写出VG详细表达式？（5分） VG?V0?VB?V0?kT?NDln?q??ni??? 或VG?V0?VB ? （2分）（3分） 5. 如果两个n型半导体构成的MOS结构除了器件1是Al栅，器件2是Au栅，其它参数都相同，将导致这两个MOS 结构的高、低频C-V特性曲线发生什么定性变化？试绘出定性高、低频C-V特性曲线。已知WAl=4.25 eV，WAu=4.75 eV。（6分） （1）VFB(Al)<0, VFB(Au)>0 （1分） （1分） 或：直接在C-V图中VG坐标上明确标出VFB(Al)位于VG坐标轴负方向（1分），VFB(Au) 位于VG坐标轴正方向（1分） （2）判题时请注意，如果考生将两个C-V曲线分别绘在两个坐标图中，注意VFB(Al)是否位于VG坐标轴负方向（1分）、VFB(Au) 是否位于VG坐标轴正方向 Al栅C-V：2分（高频C-V 1分+低频C-V 1分） Au栅C-V：2分（高频C-V 1分+低频C-V 1分） C Al栅（低频各1分） Au栅 （高频各1分） VFB(Al) VG VFB(Au) 第 8 页 共 7页