密封线以内答题无效……电子科技大学二零至二零学年第学期期考试半导体物理学课程考试题B卷（旦2S分钟）考试形式：闭卷考试日期2010年3月二日课程成绩构成：平时20分，期中分，实验分，期末80分一四五六七八九十合计复核人签名得分签名物理常数：电子电量1.6x10-"，氢原子基态能量13.6eV，基态轨道半径0.53A，普朗克常数6.63x10-34J.s，玻尔兹曼常数1.38x10-23J/K得分一、选择题（共30分，共15题，每题2分）1、每个硅原子周围有（③）个价电子，每个砷原子周围有（④）个价电子，每个镓原子周围有（②）个价电子。二个②三个③四个④五个2、设一维晶格的晶格常数为a，则晶格中电子势函数V和能量E的周期性表达式为（③）。V（x）=V（x+sa），E（k）=E（k+na），其中n和k为整数VG）=v［x+半导体禁带宽度的数量级为（①）。①1.0eV②10.0eV③100.0eV硅材料中空位表现出（②）作用，间隙原子表现出（①）作用。错材料中位错表现出（③）作用。①施主②受主③施主和受主费米分布函数f0对应E（）的极小值，E.=0.9E0（1分）（1分）（1分）（1分）（1分）当cos(ka)=-110,sin(ka)=-310，烂=-0.1a2E<0dk20（1分）对应E（k）的极大值，匕T.1E。（1分）能带宽度为：AE=旧哑-Emin=0.2E0（1分）能带底有效质量为：m*n-1k=0h20.1a2E0（2分）能带顶有效质量为：m*nh20.1a2E0（1分）3、硅材料在导带底附近的能量表达式为：eU）=E+~2~试证明其状态密度为：gc（E）=4nVGm*）*—eXk2证明：椭球方程为：k1a24兀Vh3nk2+3=1C22，其中m*)2+—m1/=^m2)3。(10分)lt（1分）密封线以内答题无效Gmh21^—E)+GmhM—E)*Gmh2!e与椭球方程相比较，可以定出：a=b=Gm./h?)2(E一E)'2，c=能量表达式可以化为:i刁=1^2mjh2）2（E一E）2考虑自旋，体积V中相空间总状态数为：Z=2-V-3mbc=8h.（2m）6m）2（E一E状态密度为：g（E）=竺=4^（2m）2m）2（E一E）2cdEh3tic=4^-Gm*）2E一E>2（1分）（2分）（2分）（3分）（1分）其中m*=.”2)3。4、试画出平衡pn结能带示意图，并推导平衡pn结的接触电势差方程:-=怛lnNNDqn2i。（10分）证明：平衡pn结能带图如上（1分）。平衡pn空间电荷区两端的电势差-D称为pn结的接触电势差或内建电势差。由pn结的能带图可知，势垒高度正好补偿了n区和p区之间的费米能级之差，使平衡pn结的费米能级处处相等.所以：q-D=E^-Ep（2分）(E-E:(E-E)n=nexp——iFn，n=nexp一Epn0iIkTJ0p0iLkT)用nn0、七0分别表示n区和p区平衡载流子浓度，即两式相除，取对数得:np0kTkT0由于：n=N，n=n2.Nn0Dp0i'Aln纺=En^Ep=q-D所以：-=整ln%=klmNNdDqnqn（3分）（2分）（2分）（1分）
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