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电子科技大学半导体物理期末考试试题答案

一、选择题（每题3分，共30分）

1.本征半导体中载流子的产生主要是由于（）

A.杂质电离B.热激发C.晶格振动D.光照

答案：B

解析：本征半导体是完全纯净的、具有晶体结构的半导体。在本征半导体中，载流子（电子和空穴）是由热激发产生的。热激发使得价带中的电子获得足够的能量跃迁到导带，从而在价带中留下空穴，形成电子-空穴对。杂质电离是掺杂半导体中产生载流子的方式，晶格振动主要影响载流子的散射，光照也可以产生载流子，但不是本征半导体中载流子产生的主要方式。所以选B。

2.对于N型半导体，以下说法正确的是（）

A.电子是多数载流子，空穴是少数载流子

B.空穴是多数载流子，电子是少数载流子

C.电子和空穴数量相等

D.杂质浓度越高，少子浓度越高

答案：A

解析：N型半导体是在本征半导体中掺入五价杂质形成的。五价杂质的最外层有5个电子，在与半导体原子形成共价键时会多余一个电子，这个电子很容易成为自由电子，所以电子是多数载流子。而空穴是由于热激发产生的，数量相对较少，是空穴是少数载流子。在N型半导体中，电子和空穴数量不相等。根据半导体的统计规律，杂质浓度越高，多数载流子浓度越高，而少子浓度越低。所以选A。

3.半导体中载流子的迁移率与（）有关。

A.温度B.杂质浓度C.散射机制D.以上都是

答案：D

解析：载流子的迁移率反映了载流子在电场作用下的运动能力。温度对迁移率有影响，温度升高时，晶格振动加剧，载流子受到的散射增强，迁移率降低。杂质浓度也会影响迁移率，杂质浓度越高，载流子受到杂质散射的概率越大，迁移率越低。散射机制包括晶格散射、杂质散射等，不同的散射机制对载流子的迁移率有不同的影响。所以载流子的迁移率与温度、杂质浓度和散射机制都有关，选D。

4.以下哪种情况会使PN结的耗尽层变宽（）

A.正向偏置B.反向偏置C.温度升高D.光照

答案：B

解析：PN结是由P型半导体和N型半导体接触形成的。在无偏置时，PN结存在一个内建电场，形成耗尽层。当PN结反向偏置时，外部电压方向与内建电场方向相同，使得耗尽层中的电场增强，更多的载流子被抽离耗尽层，耗尽层变宽。正向偏置时，外部电压方向与内建电场方向相反，会使耗尽层变窄。温度升高会使本征载流子浓度增加，对耗尽层宽度有一定影响，但不是使其变宽的主要因素。光照会产生电子-空穴对，也会影响PN结的特性，但不会使耗尽层变宽。所以选B。

5.理想PN结的电流-电压方程为（）

A.\(I=I_S(e^{\frac{qV}{kT}}-1)\)B.\(I=I_S(e^{\frac{kT}{qV}}-1)\)

C.\(I=I_S(1-e^{\frac{qV}{kT}})\)D.\(I=I_S(1-e^{\frac{kT}{qV}})\)

答案：A

解析：理想PN结的电流-电压方程是描述PN结在不同偏置电压下电流与电压关系的重要公式。其中\(I\)是通过PN结的电流，\(I_S\)是反向饱和电流，\(q\)是电子电荷量，\(V\)是外加电压，\(k\)是玻尔兹曼常数，\(T\)是绝对温度。当正向偏置时，\(V0\)，\(e^{\frac{qV}{kT}}\gg1\)，\(I\approxI_Se^{\frac{qV}{kT}}\)；当反向偏置时，\(V0\)，\(e^{\frac{qV}{kT}}\approx0\)，\(I\approx-I_S\)。所以选A。

6.以下哪种效应不属于MOSFET的短沟道效应（）

A.阈值电压下降B.漏极电流饱和特性变差

C.载流子迁移率增加D.热载流子效应

答案：C

解析：MOSFET（金属-氧化物-半导体场效应晶体管）的短沟道效应是指当沟道长度缩短到一定程度时，器件的性能会发生一系列变化。阈值电压下降是短沟道效应的一种表现，由于沟道长度缩短，漏极和源极的电场对栅下沟道的影响增强，使得阈值电压降低。漏极电流饱和特性变差也是短沟道效应的常见现象，因为短沟道中载流子的速度饱和和沟道长度调制效应更为明显。热载流子效应是指在短沟道器件中，载流子获得足够的能量成为热载流子，会对器件的可靠性产生影响。而载流子迁移率通常会随着沟道长度的缩短和电场的增强而降低，而不是增加。所以选C。

7.半导体中载流子的扩散电流与（）成正比。

A.载流子浓度B.载流子浓度梯度C.电场强度D.温度

答案：B

解析：扩散是由于载流子浓度不均匀而引起的载流子的