一．    基本概念（共20分，每题4分）

1．费米能级的物理意义

2．载流子的散射；半导体中载流子有哪两种主要的散射机制

3．过剩空穴，非平衡少子的寿命

4．简并半导体和非简并半导体

5．导带、价带、禁带

二. 填空题（共32分，每题4分）

   1．晶格常数为a的一维晶格，导带极小值附近能量表达式为

，其中 ，m₀为电子的惯性质量，导带底的波矢k为         ；导带底电子的有效质量为           ；导带底的准动量为              。   

   2．比费米能级高10kT的能带被电子占据的概率为          ，比费米能级低10kT的能带被电子占据的概率为             。

   3． 300K时，Ge的本征电阻率为47Wcm，如果电子和空穴的迁移率分别为3900cm²/V×s和1900 cm²/V×s，则本征Ge的载流子浓度为         cm^-3.   

4． 设空穴浓度是线性分布的，在3mm内的浓度差为10¹⁵cm^-3,空穴的扩散系数为D_p为47cm²/s,则空穴的扩散电流密度为                   。

5、      根据费米能级的位置填写下面空白（大于、等于或小于）

    (a)    np    n_i²                   (b)    np    n_i²                 (c)    np    n_i²

6． 在相同的三个半导体    A，B，C中有意掺入某种复合中心杂质以控制其载流子寿命，已知其复合中心杂质浓度分别为N_A，N_B，N_C= N_A+N_B，和寿命t_A，t_B， 则有

t_C =            

7、在室温下，硅中电子的扩散系数D_n与N_D有如下图所示的最恰当的依赖关系（     ）

8、下图所示的E-k关系曲线表示出了两种可能的价带，则价带       对应的空穴有效质量大。（填A或B）

三、计算题（15分）

    在T＝300K时，计算下列条件下锗半导体的热平衡浓度 和 的值和费米能级

的位置（E_F-E_i），并画图表示。T=300K时Ge的本征载流子浓度n_i=2.4×10¹³cm^-3

（1） ， 。

（2） ， 。

四、计算题（15分）

如图2所示，在施主浓度N_D=10¹⁵ cm^-3的均匀掺杂半无限长的硅棒（x=0）的一端，由于受到光照在x=0处，产生Dp₀=10¹⁰cm^-3的过剩空穴。光照只在表面，没有光进入棒的内部（x>0）。请确定过剩少子在硅棒中的分布函数Dp(x)

  五．画图题（18分）

   1．在能带图中，标出下列能级的通常位置（为避免出现错误可填加必要的说明）

（1）    E_i-本征费米能级   （2）E_D-施主能级  （3）E_A-受主能级

       （4）E_T-产生-复合能级  （5）E_F-对应于简并掺杂的p型材料 （5分）

2．用能带图，画出半导体中的过剩载流子直接复合和通过R-G中心复合的图（4分）

3.用能带模型画图表示半导体中的受主杂质在T®0、 低温弱电离区、室温强电离区的电离示意图。  （3分）        

4、使用价键模型，画出施主合受主的图像  （2分）

  5．画出n型半导体在光照（小注入）前后的能带图，标出原来的费米能级和光照时的准费米能级（4分）