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  • 北京大学半导体物理2007-2015年考研真题汇编

    2007年北京大学半导体物理考研真题2008年北京大学半导体物理考研真题 一、名词解释(30分,每题5分) 1.共价键 2.有效质量 3.过剩载流子 4.迁移率 5.PN结自建势 6.间接禁带半导体 二、简答题(30分,每题15分) (1)载流子产生和复合与过剩载流子的产生和复合有何不同?简述过剩载流子的复 合与载流子产生和复合间的关系。 (2)假设N型 的掺杂浓度为 ,写出该半导体的电中性条件表达式。在热平 衡和完全电离条件下,分别写出电子和空穴浓度的表达式。 三、(30分)已知N型半导体和P型半导体均为非简并半导体,其掺杂浓度分别是 (1)在完全电离条件下,写出平衡PN结的自建势表达式;(2)在突变结耗尽近似条件下,推导出PN结耗尽电容的C-V关系; (3)在正向偏置和稳定小注入条件下,求出电子浓度(n)和空穴浓度(p)乘机np 的表达式。 四、(30分)金属M的功函数为 的禁带宽度为,亲和势为 函数为,其中 (1)画出理想的金属/半导体(M/S)接触的平衡能带图(要求标出各物理量的位置和相互关系); (2)指出该M/S接触多数载流子的类型并画出其电流-电压关系(I-V特性); (3)如果在M/S界面 禁带距价带顶 处存在无穷大界面态,画出该情形下 M/S结构的平衡能带图及其I-V特性曲线。 五、(30分)设Nmos(p- 衬底)结构的栅氧化层厚度为 的费米势其中 分别为的费米能级和本征费米能级。 (1)画出该MOS结构的C-V曲线; (2)假设在 与氧化层界面存在呈均匀分布分界面态(态密度为 ),其中 在本征费米能级以上为类受主界面态, 以下为类施主界面态,给出平带电压 的表达式,示意画出平带时的能带图; (3)如果 在与氧化层界面存在均匀分布分界面态的同时,在氧化层中距 处存在负的固定电荷,给出平带电压 的表达式,并示意画出高 频C-V曲线,并与理想情形的C-V曲线比较。 2009年北京大学半导体物理考研真题(回忆版) 2010年北京大学半导体物理考研真题(回忆版) 说明:以下试题均来自网络的回忆版,仅供借鉴参考! 一、名词解释 1.有效质量近似 2.E-K关系 3.迁移率 4.过剩载流子 5.简并半导体 6.异质结 二、有一非均匀掺杂的N型半导体,其掺杂浓度随距表面的深度满足关系式为:N(x) =N0x/L,其中L为半导体的厚度。试画出该半导体在平衡状态下的能带图,并求该 半导体的形成的自建势。 三、金属和p型半导体构成的M/S结构,金属和P型半导体的功能函数分别为 (1)试画出在平衡状态下的能带图;(2)假如在金属和半导体接触的界面处存在很高的界面密度,它使得半导体一侧肖 特基势垒高度被钉扎在 值,试画出平衡状态下的能带图; (3)在耗尽层近似的条件下,试求解在第(2)问中的肖特基势垒的厚度W。 四、一半导体存在两种掺杂杂质,施主杂质浓度和受主杂质浓度分别为ND,NA,并 且ND>NA,试求出在低温下和本征情形下费米能级在禁带中的位置和随温度变化的 趋势。 五、有一突变型PN结,结两边掺杂浓度为N0。 (1)在耗尽近似下,试求出在反向偏置电压VR下PN结势垒电容; (2)在正向电压V下求出PN结边界处的载流子浓度; (3)如果在PN结势垒区中存在很高的复合中心,试问在正向电压下会对正向偏置电 流有什么影响。 六、金属和p型半导体构成的MIS结构,其中金属和半导体的功能函数分别为 ,且满足。在氧化层中存在陷阱,当外加栅压为负或者由负变正时, 陷阱能束缚一个电子而使得陷阱电荷为负值;否则,氧化层中陷阱不带电荷。 (1)试画出MIS结构在平带,积累和强反型情性下的能带图; (2)试求出平带电压的表达式; (3)若在扫描时存在两种方式,即从负电压到正电压扫描和从正电压向负电压扫描, 试比较在这两种情形下的C-V曲线图。 2011年北京大学半导体物理考研真题(回忆版) 说明:以下试题均来自网络的回忆版,仅供借鉴参考! 一、名词解释 1.半导体截流子 2.爱因斯坦 3.弛豫时间近似 4.准费米能级 5.齐纳击穿 6.超晶格 二、给定非均匀掺杂的N型半导体,要求: (1)画出平衡时的能带图; (2)求当x=X处的载流子浓度。 三、解释半导体的电阻率随温度的变化曲线关系(刘恩科版书上的那个图)。 四、给出p-i-N结,写出泊松方程表达式等(主要是利用泊松方程求解相关问题,一 五、mos结构(1)平带电压(包括功函数差,固定电荷,界面态电荷),求解平带电容。 (2)当平带电压Vfb=0时,画出高频C-V特性曲线并与理想情形比较,并说明变化 原因。 (3)当掺杂由Na变成2Na时,高频C-V曲线与(2)情形做比较。 六、金半接触 (1)画出正向偏置与反向偏置时的能带图。 (2)利用泊松方程求解C-V关系,并说明掺杂浓度,金属功函数,禁带宽度对电容 的影响。 (3)当半导体禁带中央存在很大界面态时,求此情况的电流表达式。 2012年北京大学半导体物理考研真题(回忆版) 说明:以下试题均来自网络的回忆版,仅供借鉴参考! 一、名词解释 1.电导率 2.扩散电流 3.受主电离能 4.间接复合 5.平带电压 6.pn结的扩散电容 二、给出E-K关系的表达式求: (1)电子运动速度; (2)能带底的有效质量(原题)。 三、给出半导体掺杂浓度ND,引入能级ED(第三大题是这样的,这道题不好答,结 果比较开放,题目给的条件太少) (1)费米能级EF与温度的关系; (2)估算达到本征激发时的温度。 四、给出过剩载流子的寿命 ,描述了光导电产生的过程。(超纲) (1)写出光电导随时间的衰变规律; (2)掺杂浓度增加对电导率测量的影响。 五、给出N+P结半导体,P型半导体掺杂浓度为Na,外加正向偏压Va(常规题)。 (1)画出能带图; (2)求耗尽电容; (3)求在空间电荷区边界处,过剩载流子的浓度表达式。 六、金属M和P型半导体接触,金属功函数为 半导体的功函数为 半导体的 亲和势为x,P型半导体的掺杂浓度为Na。(变了个形式考察C-V特性) (1)画出能带图并分析影响因素; (2)设计一个实验测量肖特基势垒的大小,给出设计原理和方法; (3)想出影响测量精度的因素并提出方法使测量精度提高。 2013年北京大学半导体物理考研真题(回忆版) 说明:以下试题均来自网络的回忆版,仅供借鉴参考! 一、名词解释 1.空穴 2.准费米能级 3.有效质量 4.齐纳(隧道)击穿 5.欧姆接触 6.异质结 二、固体通常是以化学键方式将原子(或离子)结合在一起的,简述Si半导体化学 键的特征,试讨论Si在单晶、多晶和非晶态时的化学键的结构和差别。 三、已知在半导体Si同时渗入了浓度分别为 ),写出该半导体的电中性条件,分别讨论低温弱电离和高温本征电离情形的费米能级及其温度依赖关系。 四、假设在M/S结构中,金属的功函数为 ,半导体亲和势为X,N型掺杂浓度为 ,相应的功函数为 ,其中 (1)画出理想M/S结构在平衡与正向偏置时的能带图。(2)假设金属/半导体界面存在界面态,所形成的电子肖特基势垒被钉扎在 在耗尽近似条件下求解半导体内的电势分布表达式。(假设坐标X的原点在M/S界面,半导体体内中性区为电势参考点) 五、已知在间接禁带半导体Si半导体中渗入了复合中心杂质A,该杂质所引入的复合 中心能级 在禁带中本征费米能级 以上( (1)假设该半导体中存在过剩载流子,分析过剩载流子的复合过程。(2)如果用光谱仪检测到该半导体的复合过程,可检测到发射光谱频率分别是多少。 (3)如果在半导体为直接禁带半导体GaAs中渗入复合中心杂质B,该杂质所引入的 复合中心能级 在GaAs本征费米能级 以上,分析其发射光谱特征。 六、设nMOS(p-Si衬底)结构的栅氧化层厚度为 ,氧化层的介电常数为 金属栅和半导体功函数相同,即,Si的费米势 ,其中 分别为Si的费米能级和本征费米能级。Si与氧化层界面存在界面态,假设界面态呈均匀分布, 以下为类施主界面态。 (1)画出该MOS结构的准静态C-V特性曲线并与理想曲线进行比较。 (2)给出平带电压 的表达式,示意画出平带时的能带图。 (3)如果同时在氧化层中部,即 处存在正的固定电荷 ,给出平带电压 的表达式,画出平带时的能带图。 2014年北京大学半导体物理考研真题(回忆版) 说明:以下试题均来自网络的回忆版,只含部分试题,仅供借鉴参考! 一、名词解释(30分) 1.半导体载流子 2.超晶格 3.爱因斯坦关系 4.声子散射 5.俄歇复合 6.施主电离能 二、一块n 型半导体,掺杂浓度在体内是呈线性关系,在x=0 处为掺杂浓度为N(0), 载流子浓度分别为n,p,电势为0,距离X 处的电势为V。 (1)画出该半导体在平衡时的能带图; (2)求出X 处的载流子浓度。 三、一块p-i-n 的结,如图,p型半导体与n型半导体之间隔着一块本征半导体,设 掺杂浓度分别为Na,Nd,在突变耗尽的条件下求: (1)列出泊松方程; (2)求出最大场强Em; (3)验证总的电压降 (4)求出总的耗尽层宽度。 四、异质结原题(2009年第四题) 五、Mos 原题(2009年第六题) 六、金半接触,金属功函数 型半导体功函数 ,半导体亲和势X,禁带 宽度Eg。 (1)画出该接触的在正向偏压与反向偏压下的能带图; (2)分析C-V关系; (3)假设距离导带底部三分之一禁带宽度有一个界面态,界面态密度很大,求此时 该样品的接触电流。 2015年北京大学半导体物理考研真题(回忆版) 说明:以下试题均来自网络的回忆版,只含部分试题,仅供借鉴参考! 一、名词解释(30分) 1.施主杂质及其电离能 2.欧姆接触 3.准平衡态 4.平带电压 5.半导体能带结构 6.俄歇复合 二、简答题(30分,每题15分) (1)简要说明PN结击穿的两种主要机制,并讨论掺杂浓度和温度对击穿电压的影响。 (2)已知金属M的功函数为 ,n-Si半导体的功函数为 ,其中 由于M/S界面态的钉扎效应,该M/S结构的肖特基势垒高度被钉扎在值,画出平 衡情形下该M/S结构的能带图;在耗尽近似条件下,求M/S结构的电容随偏压V变化的 表达式。 三、(30分) 有一束光照射在N型半导体表面,在半导体表面形成过剩载流子的注入。假设该半导 体的厚度远小于少子空穴的扩散长度 ,同时在半导体的另一面存在极高的复合 中心态密度。 (1)在稳定小注入条件下,画出相应的能带图并标出各物理量的空间变化趋势; (2)假设注入的过剩载流子在半导体中的扩散满足扩散方程 其中 是扩散系数, 是寿命。求解稳定小注入条件下,半导体中空穴浓度 的分布表达式; (3)求解在该稳定小注入条件下,光照引起的光电流的表达式。 四、(30分) 在半导体禁带中 能级处存在一浓度为 的复合中心。示意说明半导体通过 复合中心实现间接复合的四个基本过程满足的物理规律。

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