半导体物理试题修正版.pdfVIP

一、 （1）示意画出硅单晶的晶胞结构，并计算室温下每立方厘米体积重的硅原子数 解： 每个单胞中有8 个原子，因此每立方厘米体积中的硅原子数为 3 3 22 3 8/a =8/(5.43 ×108) =5 ×10 （个原子/cm ） 密度=每立方厘米中的原子数×每摩尔原子质量/阿伏伽德罗常数 22 23 3 =5 ×10 ×28.09/(6.02 ×10 )g/cm =2.33g/cm3 （2 ）若在硅单晶掺入每立方厘米1016 个磷原子，求室温下的载流子浓度与电阻率，假 设室温下杂质全部电离。 二、一个理想的硅突变p-n 结掺杂浓度分别为： = 1018−3 ， = 1015−3 。 计算300K 时， （1）该p-n 结的自建电势； （2 ）在零偏压时的耗尽区宽度、最大电场强度以及结电容。 三、对于p 型半导体，当其表面电势Φ = 2 ln ( ⁄)时（以体内为电位零点），试判断 表面处于何种状态。 四、在P 型衬底的理想MOS 结构中，当半导体表面处于耗尽状态时，试在耗尽近似下推导 半导体表面空间电荷区内的电势分布。假设沉积均匀掺杂，杂质浓度为NA ，表面空间电荷 区欢度为 ,衬底相对介电常数在 ,(以衬底体内为参考点，坐标以表面为原点指向体内)  s s 0  X s 五、试描述在推进型时钟作用下，硅-铝交叠栅CCD 电荷定向移动过程。 答：所谓推进型时钟，是电荷由1下向2 下的转移，是通过1下势阱深度的减小，将电荷 由1下推进2 下的势阱中而实现。 推进时钟工作：器件结构和与时钟脉冲对应的电荷转移过程如图 （a ）（b ）所示。当t = t 时， = = ，电荷存贮在 下。当t = t 时， = ， = （ ）， 1 1 2 1 2 1 2 2 2 1 下的势阱逐渐变浅，将信号电荷推进到 下的势阱中。当t = t 时，， = ， = ， 1 2 3 1 1 2 1 下的势阱达到最浅，同时将电荷全部转移到2 下的存贮势阱中。当t = t4 时，1 = 2 = ，恢复t = t 时状态，只是现在电荷存贮在 下的势阱中，完成了一次电荷转移。 1 2 六、简述MOS 型悬浮栅非挥发存储器的电荷写入和清除原理。 七、在制作LED 的三元固溶体材料GaAs 中发现，其能带会随着组分而变化，随x 的增 1− 加其能带从 = 0的 的能带逐渐过渡到 = 1的Ga型能带，并且在 0.45时具有很 高的发光效率，而在 0.45时发光效率迅速降低。 （1）试解释这一现象； （2 ）并说明在x0.45 时如何提高材料的发光效率。 答：（1）是直接带隙半导体，Ga是间接带隙半导体。 对于 0.45 的GaAs ，其发光原理比较简单。它由导带电子和价带空穴直接复合而发 1− 光，即带-带复合发光，其