江西2025自考[大功率半导体科学]半导体物理模拟题及答案.docxVIP

第PAGE页共NUMPAGES页

江西2025自考[大功率半导体科学]半导体物理模拟题及答案

一、单项选择题（每题2分，共20分）

说明：下列选项中只有一项符合题意。

1.在半导体中，载流子的产生与复合主要依赖于下列哪个物理过程？

A.化学反应

B.热激发

C.光照

D.电场作用

2.硅（Si）和锗（Ge）的能带结构中，导带底和价带顶的对称性属于哪种类型？

A.直接带隙

B.间接带隙

C.肖克利-奎伊瑟（Stranski-Krastanov）结构

D.无定形结构

3.当温度升高时，半导体的本征载流子浓度如何变化？

A.增加

B.减少

C.不变

D.先增后减

4.n型半导体的多数载流子是？

A.电子

B.空穴

C.两者皆有

D.两者皆无

5.在半导体PN结中，扩散电流主要由哪个因素主导？

A.内部电场

B.外加电场

C.载流子扩散

D.激光照射

6.硅的禁带宽度在室温下约为多少电子伏特（eV）？

A.1.12

B.1.42

C.2.17

D.3.0

7.当PN结反向偏置时，其耗尽层厚度如何变化？

A.变窄

B.变宽

C.不变

D.先变宽后变窄

8.MOCVD（金属有机化学气相沉积）技术在制备大功率半导体器件时，主要优势是？

A.高温制备

B.低成本

C.高纯度材料生长

D.快速沉积速率

9.在功率MOSFET器件中，沟道形成的关键因素是？

A.耗尽层宽度

B.栅极电压

C.电流密度

D.耗散功率

10.异质结二极管相比于同质结二极管，其主要优势是？

A.更高的反向电流

B.更低的击穿电压

C.更好的温度稳定性

D.更高的暗电流

二、填空题（每空1分，共10分）

说明：请将正确答案填写在横线上。

1.半导体中，载流子的漂移运动主要受__________作用。

2.硅的电子亲和能约为__________eV。

3.PN结的零偏压时，扩散电流与漂移电流__________。

4.氧化层在MOSFET器件中主要起到__________作用。

5.功率二极管的主要参数包括正向压降、反向漏电流和__________。

6.异质结的禁带宽度差越大，其__________越高。

7.耗尽层是指PN结中__________耗尽的区域。

8.金属有机化学气相沉积（MOCVD）通常用于制备__________材料。

9.功率MOSFET的导通电阻主要由__________决定。

10.半导体器件的热稳定性与__________密切相关。

三、简答题（每题5分，共20分）

说明：请简要回答下列问题。

1.简述半导体中内建电场的形成机制。

2.解释什么是载流子的复合，并说明其两种主要类型。

3.比较n型半导体和p型半导体的能带结构差异。

4.简述功率二极管在反向偏置时的工作原理。

四、计算题（每题10分，共20分）

说明：请根据题目要求进行计算。

1.已知硅的禁带宽度为1.12eV，计算在300K时本征载流子浓度（n_i）的表达式，并求出其数值。

2.一个功率MOSFET的栅极电压为5V，阈值电压为2V，沟道长度为10μm，宽长比为5:1。假设电子迁移率为1500cm2/V·s，求其导通电阻。

五、论述题（每题15分，共30分）

说明：请结合实际应用，深入分析下列问题。

1.结合江西省半导体产业发展现状，论述大功率半导体器件在新能源汽车领域的应用前景。

2.分析异质结MOSFET相比于传统SiMOSFET的优势，并探讨其在5G通信设备中的应用潜力。

参考答案及解析

一、单项选择题答案及解析

1.B

-解析：半导体的载流子产生与复合主要依赖于热激发，即温度升高时，晶格振动加剧，使电子跃迁至导带。

2.B

-解析：硅和锗属于间接带隙半导体，其导带底和价带顶不在同一对称点，有利于载流子复合。

3.A

-解析：温度升高时，本征载流子浓度n_i=sqrt(N_cN_v/kT)增加，其中N_c和N_v为有效态密度，k为玻尔兹曼常数。

4.A

-解析：n型半导体通过掺入五价杂质（如磷）获得多余电子，电子为多数载流子。

5.C

-解析：扩散电流由载流子从高浓度区向低浓度区扩散形成，是PN结的基本工作原理。

6.B

-解析：室温下硅的禁带宽度为1.12eV，可通过实验测量或理论计算得到。

7.B

-解析：反向偏置时，耗尽层因电场增强而变宽，耗尽区内的载流子被抽走。

8.C

-解析：MOCVD技术能生长高纯度薄膜，适用于制备高质量的半导体材料。

9.B

-解析：栅极电压控制沟道导电性，是MOSFET工作的关键因素。

10.C

-解析：异质结二极管具有更好的温度稳定性，因禁带