材物学生第三章自出题0615附答案20220802.docx

N型半导体中的多子是带负电的自由电子载流子,P型半导体中的多子是带正电的空穴载流子,因此说N型半导体带负电,P型半导体带正电。()

此题为判断题(对,错)。


参考答案:错误


在低能量价带上聚集着许多电子,而高能量的导带上几乎没有电子,费米能级位于带隙中间。这种半导体称为()。

A、本征半导体

B、P型半导体

C、N型半导体

D、PN结


正确答案:A


若光子能量足够大,则半导体材料中价带的电子吸收光子的能量,从价带越过禁带到达导带。()


答案:对
解析:


半导体材料的能带结构为半满带或空带与价带有重叠。()


答案:错
解析:


N型半导体中杂质原子所形成的局部能级(也称施主能级),在能带中应处于( )。《》( )

A.满带中
B.导带中
C.禁带中,但接近满带顶
D.禁带中,但接近导带底

答案:D
解析:
N型半导体也称为电子型半导体,自由电子主要由杂质原子提供,空穴由热激发形成。掺入的杂质越多,多子(自由电子)的浓度就越高,导电性能就越强。杂质原子所形成的局部能级(也称施主能级),在能带中处于禁带但接近导带底。


错误率比较低的题目1、材料按电性能分为哪三类?电阻率范围是多少?导体:P106Q-cm;半导体:p=10-4106Qcm2、如何控制材料的导电性能?对于金属和半导体材料哪种因素更重要,解释原因控制材料的导电性能实际上就是控制材料中的载流子的数量和这些载流子的移动速率。对于金属材料来说,载流子的移动速率特别重要.对于半导体材料来说,载流子的数量更为重要。载流子的移动速率取决于原子之间的结合键、晶体点阵的完整性、微结构以及离子化合物中的扩散速率。3、禁带宽度的概念电子填满的价带与未被电子填充的空带(导带)间没有交叠,价带和导带间被禁带隔开,禁带宽度Eg=EC-EV4、反应材料导电性能好坏的2个参数电阻率P和电导率bP二1/5、杂质半导体中,多子数量和少子数量分别与什么因素有关在杂质半导体中多子的数量与掺杂浓度有关。在杂质半导体中少子的数量与温度有关。6、本征激发的概念价电子在获得一定能量(温度升高或受光照)后,即可挣脱原子核的束缚,成为自由电子(带负电),同时共价键中留下一个空位,称为空穴(带正电)。这一现象称为本征激发。7、为什么Si是半导体基石?从能带结构来看碳、硅、锗导电性差距大的原因锗比硅容易提纯,所以最初发明的半导体三极管是锗制成的。但是,锗的禁带宽度(0.67eV)只有硅的禁带宽度(l.lleV)的大约一半,所以硅的电阻率比锗大,而且在较宽的禁带中能够更加有效地设置杂质能级,所以后来硅半导体逐渐取代了锗半导体。硅取代锗的另一个主要原因是在硅的表面能够形成一层极薄的SiO2绝缘膜,从而能够制备MOS型三极管。虽然锗、硅和锡的能带结构与金刚石相似,但这些材料的禁带宽度Eg较小。实际上,锡的禁带宽度小得使它具有类似导体的导电性。而禁带宽度Eg稍大一点的锗和硅成了典型的半导体。禁带宽度:C金刚石(5.48eV)、Si(0.67eV)、Ge(0.08eV)8、能带结构中,电子和空穴的运动方向9、外加电压的作用下,P型半导体和N型半导体的主要电流,区分两种半导体的方法P型半导体是空穴电流,n型半导体是电子电流。10、对于金属材料和半导体材料,移动速率和载流子对应的主要影响对于金属材料来说,载流子的移动速率特别重要.对于半导体材料来说,载流子的数量更为重要。11、电子迁移率比空穴大的原因12、PN结中半导体的空穴-电子形成(画图),PN结耗尽区,激发电子及空穴移动方向j导体p型半导体GOGGiGG-0&OIGOGGiGG&oe|扩散和漂移这对相反的运动最终达到动态平-衡空间电荷区的厚度固定不变。内电场越强漂移运动越强*而漂移使空间电荷区变薄。子的扩散运动形成空间电荷区一扩散的结果使空间电荷区变宽口空间电荷区也称PN结少子的亭移运动;4*0*1*ee在PN结中,简述漂移运动和扩散运动(多子和少子分别参与什么),多子、少子分别是什么,非本征半导体中的由于杂质原子而形成的载流子称为多数载流子,虽然掺入的杂质原子的数量与半导体原子数量相比只是少数。而本征半导体中由于热激发等产生的载流子称为少数载流子。14、DSSC光转换机理LJMO光电转换机理:太中的电子HOMO阳光(hv)照射到电池上,基态染料分子(S)吸收太阳光能受激跃迁到激发态(S*);IFTOTiO2色素适解贯溶液Pt対極量被激发,染料分子e-1010激发态的电子快速注入到TiO2导带中;电子在TiO2膜中迅速的传输,在导电基片上富集,通过外电路流向对电极;处于氧化态的染料分子(S*)与电解质(I-/I3-)溶液中的电子供体(I-)发生氧化还原反应而回到基态,染料分子得以再生;在对电极附近,电解质溶液得到电子而还原。15、太阳能电池中窗口层材料的作用,选择禁带宽度大的窗口层的原因一般窗口层起到同电池本体层形成pn结内电场的作用,如果电池本体层是N型,窗口就是p型,反之亦然。但是,由于窗口层是表面层,表面复合严重,因此窗口层要尽量避免吸收光产生载流子,因此窗口层普遍采用禁带宽度大的材料制成,尽量不吸收光。因为窗口层靠近表面,缺陷非常多,如果吸收光产生光生载流子的话很容易死掉,对电池输出不做贡献,吸收的光都浪费了,降低了电池效率。所有把光尽可能的让本体材料吸收。16、本章中没有用到PN结的太阳能电池燃料敏化太阳能电池DSSC17_太阳能电池效率的影响因素18、TiO2染料敏化太阳能电池光电转化机理,两电极各自发生的反应及原理水溶液中的TiO2电极被光照射后,光激发的电子进入半导体电极内部,空穴到达半导体表面。此空穴与水里的氧离子相互作用,电子则通过铂电极与氢离子相互作用。结果是:在二氧化钛电极上会产生氧气,在对极的铂电极上会产生氢气19、用接触理论解释半导体太阳能电池原理当太阳光射入到p-n结时,p型区域和n型区域都有可能出现电子激发现象。n型区域的价带电子被激发到导带上后,就停留在n型的导带上,而在n型价带上同时形成的空穴会迁移到能量更稳定的p型的价带上去。型区域的价电子被激发到导带上后,将迁移到能量更稳定的n型的导带上,而在p型区域价带上同时形成的空穴则停留在该价带上。p-n结不仅能将光子能量转变成电荷能量,更重要的是能够在空间位置上将正负电荷分离开来。如果在p-n结的外部接上回路,这些被分离的正负电荷就可以通过回路相互结合,这就是太阳能电池。20、P型半导体和N型半导体分别掺入的元素及价态_相对电导率概念22、非本征半导体的电导率影响因素(内因和外因)I04typeeMS1)反向:如果加上偏压,使金属与负极连接,半导体与正极连接,电子在此偏压的作用下从金属流向半导体,要越过一个很大的势垒。故此时为反向偏压,电流很小。2)正向:如果使金属与正极连接,半导体与负极连接,电子在此偏压下从半导体流向金属,要越过的势垒较小,此时为正向偏压,电流较大。oo时此时金属的费密能级较高,电子从金属流向半导体,使金属表面带正电。半导体表面因积累电子而带负电,半导体内部电子增多而费密能级上升。当半导体和金属的费密能级相等时,电子停止流动,达到平衡状态。半导体表面能带向下弯曲,金属与半导体界面没有势垒。无论所加的偏压极性如何,电子都可以自由通过界面,此时的半导体与金属的接触状态称为欧姆接触。5、非本征半导体的种类及形成过程N型半导体:硅或锗中掺入五价元素,掺杂后自由电子数目大量增加,自由电子导电成为这种半导体的主要导电方式,称为电子半导体或N型半导体。P型半导体:硅或锗中掺入三价元素,掺杂后空穴数目大量增加,空穴导电成为这种半导体的主要导电方式,称为空穴半导体或P型半导体。6、、超导现象的概念7、简述PN结单向导电性的原理;PN结的导电性(导通、截止)及原因,半导体PN结发光原理及伏安特性PN结加正向电压时,PN结变窄,正向电流较大,正向电阻较小,PN结处于导通状态。(内电场被削弱,多子的扩散加强,形成较大的扩散电流。)PN结加反向电压时,PN结变宽,反向电流较小,反向电阻较大,PN结处于截止状态。(内电场被加强,少子的漂移加强,由于少子数量很少,形成很小的反向电流。)8、解释N型半导体的形成9、Si、C有未满带,但是导电性差的原因这些元素都是以共价键结合的,最外层的s能带电子和p能带电子都被原子紧紧束缚。共价键使能带结构发生比较复杂的变化,即杂化现象。mH*2p2、eX1价带(满)2s2Is20平衡间距原子间距怎金刚石中的碳原子的2s和2p能级可以容纳8个电子,但实际上只有4个电子可用。当碳原子形成固体金刚石时,2s和2p能级相互作用,形成如图的2个杂化能带。每个杂化能带都能容纳4N个电子,但是由于一共只有4N个电子,所以较低的杂化能带(价带)充满了电子,而较高的杂化能带(导带)则没有一个电子。在金刚石的价带和导带之间有一个较大的禁带Eg。很少有电子具有足够的能量,能够从价带跃迁到导带去。所以金刚石的电导率很低。10、金属的能带结构特征11、描述N型半导体及其能带结构12、三种辐射方式,自发辐射的定义电子吸收外来光子能量hv,并从能级E,跃迁到高能级E,

禁带宽度的大小决定着电子从价带跳到导带的难易,一般半导体材料的禁带宽度越宽,所制作的半导体器件中的载流子()外界因素(如高温和辐射等)的干扰而产生变化。

  • A、越不容易受
  • B、越容易受
  • C、基本不受

正确答案:A


与绝缘体相比较,半导体能带结构的特点是()。

  • A、导带也是空带
  • B、满带与导带重合
  • C、满带中总是有空穴,导带中总是有电子
  • D、禁带宽度较窄

正确答案:D


在N型半导体中,电子是多数载流子,空穴是少数载流子,多子(自由电子)的数量=()+少子(空穴)的数量。

  • A、正离子数
  • B、负离子数
  • C、质子
  • D、原子

正确答案:A


关于反向饱和电流密度,以下说法中错误的是()

  • A、p-n结两边掺杂浓度相差较大时,反向饱和电流密度主要由掺杂浓度较低的一侧贡献。
  • B、在一定温度下,与Si材料相比,GaAs具有较小的有效态密度和较大的禁带宽度,所以GaAs可获得更低的反向饱和电流密度。
  • C、p-n结两边掺杂浓度越高,越有利于降低反向饱和电流密度。
  • D、与半导体中的载流子寿命、扩散长度、导带价带的有效态密度、掺杂浓度以及禁带宽度有关。赋予他们恰当值可以得到较大的VOC。

正确答案:C


对半导体而言,其正确的说法是()

  • A、P型半导体多数载流子为空穴,所以它带正电
  • B、N型半导体多数载流子为自由电子,所以它带负电
  • C、P型半导体和N型半导体本身都不带电
  • D、在N型半导体中,空穴是多子,自由电子是少子

正确答案:C

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