大学固体物理上册《半导体物理基础》练习题

共 27 道沉淀题 · AI 对照课标原创 · 三重审校答案可核对

需要完整试卷（固体物理上册《半导体物理基础》单元测试卷）？

按本单元考点 AI 生成整卷：正卷 + 答案页 + 逐题解析，PDF 精排 / Word 可编辑 / 打印装订寄到家。

生成完整试卷 →

本单元考点（4 个）

本征半导体载流子浓度杂质半导体与费米能级p-n结的形成与内建电势霍尔效应及其应用

本单元练习题（27 题）

选择题 ★ 精品详情 →

1. 两种半导体材料A和B的导带有效状态密度Nc与价带有效状态密度Nv的乘积相同。已知温度T=300 K时kT=0.026 eV，材料A的禁带宽度EgA=0.72 eV，此时其本征载流子浓度nA=8×10^10 cm^-3；材料B的禁带宽度EgB=0.80 eV。则材料B在300 K时的本征载流子浓度nB约为多少？ A. 1×10^10 cm^-3 B. 2×10^10 cm^-3 C. 4×10^10 cm^-3 D. 1.6×10^11 cm^-3

登录查看答案

填空题 ★ 精品详情 →

2. 在硅p-n结中，p区受主浓度为N_A=10^15 cm^(-3)，n区施主浓度为N_D=10^15 cm^(-3)，本征载流子浓度n_i=10^10 cm^(-3)，工作温度下kT/q=0.026 V，已知ln10≈2.303。则该p-n结的内建电势差V_bi=(kT/q)×ln(N_A·N_D/n_i²)=____ V（保留一位小数），空间电荷区内建电场方向由____区指向____区。

登录查看答案

填空题 ★ 精品详情 →

3. 某本征半导体导带与价带有效状态密度乘积满足 n_i = N_cN_v 的平方根形式，已知 √(N_cN_v) = 1.0×10^19 cm^-3，禁带宽度 E_g = 1.0 eV，温度 T = 290 K，玻尔兹曼常数 k = 8.62×10^-5 eV/K。由 n_i = √(N_cN_v)·exp(−E_g/(2kT)) 可算得该温度下本征载流子浓度 n_i ≈ ____ ×10^10 cm^-3（保留两位有效数字）。

登录查看答案

计算题 ★ 精品详情 →

4. 某硅样品在 T=300K 时本征载流子浓度 n_i=1.5×10^10 cm^-3，kT=0.026 eV。现掺入施主磷，浓度为 N_D=1.5×10^16 cm^-3，可近似认为施主完全电离且本征激发可忽略。（1）判断该样品的导电类型并说明理由；（2）以本征费米能级 E_i 为参考，计算该 n 型半导体的费米能级 E_F 的位置 E_F−E_i（用 eV 表示，保留三位有效数字）。

登录查看答案

填空题 ★ 精品详情 →

5. 在一块硅单晶中，p-n结由受主浓度为N_A的p区和施主浓度为N_D的n区构成，本征载流子浓度为n_i。已知热电压kT/q记为V_T。热平衡时p-n结内建电势的表达式为 V_bi = V_T·ln(____)（用N_A、N_D、n_i表示）。

登录查看答案

计算题 ★ 精品详情 →

6. 在硅p-n结中，p区受主浓度N_A=10^16 cm^(-3)，n区施主浓度N_D=10^17 cm^(-3)，本征载流子浓度n_i=1.5×10^10 cm^(-3)。该结处于热平衡，热电压V_T=kT/q=0.026 V。试计算该p-n结的内建电势V_bi（结果保留三位有效数字）。

登录查看答案

选择题 ★ 精品详情 →

7. 某硅样品在室温 T=300K（kT=0.026 eV）下掺入施主杂质磷，施主浓度 N_D=4×10^16 cm^-3，导带有效状态密度 N_c=2.8×10^19 cm^-3，本征载流子浓度 n_i=1.5×10^10 cm^-3。假设杂质完全电离且样品处于非简并饱和区，则该 n 型半导体的费米能级 E_F 相对本征费米能级 E_i 的位置（E_F−E_i）约为多少？ A. 约 +0.17 eV B. 约 −0.39 eV C. 约 +0.39 eV D. 约 +0.65 eV

登录查看答案

计算题 ★ 精品详情 →

8. 硅突变 p-n 结处于热平衡，温度为 300 K，取热电压 kT/q=0.025 V，本征载流子浓度 n_i=10^10 cm^(-3)。p 区受主浓度 N_A=10^16 cm^(-3)，n 区施主浓度 N_D=10^17 cm^(-3)。取 ln10≈2.3。求：(1) 该 p-n 结的内建电势 V_bi；(2) 若其他条件不变，将 n 区换成施主浓度为 N_D=10^16 cm^(-3) 的 n 区，内建电势变为原来的多少倍？

登录查看答案

选择题 ★ 精品详情 →

9. 某本征半导体在温度 T=300 K（kT=0.026 eV）时本征载流子浓度为 n_i。已知 n_i ∝ T^(3/2) e^(−Eg/(2kT))，若保持温度不变，要使本征载流子浓度增大为原来的 2 倍，则禁带宽度 Eg 应如何变化（ln2≈0.693）？ A. 减小约 0.018 eV　B. 减小约 0.036 eV　C. 减小约 0.072 eV　D. 增大约 0.036 eV

登录查看答案

计算题 ★ 精品详情 →

10. 某本征半导体的本征载流子浓度满足 n_i = A·T^(3/2)·e^(−E_g/(2kT))，其中 A 为与温度无关的常数，禁带宽度 E_g = 1.0 eV。已知当 T₁ = 290 K 时，kT₁ = 0.025 eV，本征载流子浓度 n_i(T₁) = 1.0×10^10 cm^−3。现将温度升高到 T₂ = 580 K，此时 kT₂ = 0.05 eV。求该温度下本征载流子浓度 n_i(T₂)（计算中取 e^10 ≈ 2.20×10^4，2^(3/2) ≈ 2.83，结果保留两位有效数字）。注意：若忽略 T^(3/2) 因子将导致错误。

登录查看答案

选择题详情 →

11. 某本征半导体的禁带宽度 E_g = 1.1 eV，若温度保持不变，仅将禁带宽度增大为 1.4 eV，则本征载流子浓度 n_i 的变化情况是（已知 n_i ∝ e^(−E_g/(2kT))）：A. 增大　B. 减小　C. 不变　D. 无法判断

登录查看答案

选择题详情 →

12. 两种本征半导体材料的有效状态密度 Nc、Nv 近似相同，禁带宽度分别为 Eg1 和 Eg2，且 Eg2 − Eg1 = 0.104 eV。已知室温下 kT = 0.026 eV，则两材料本征载流子浓度 n_i2/n_i1 等于（　） A. e^2 B. e C. e^(1/2) D. e^4

登录查看答案

计算题详情 →

13. 一硅样品中掺入磷原子，浓度为 5×10^16 cm^-3，已知室温下硅的本征载流子浓度 n_i ≈ 1.5×10^10 cm^-3，导带有效状态密度 N_c ≈ 2.8×10^19 cm^-3。设杂质全部电离，试计算：（1）平衡电子浓度 n；（2）该样品的费米能级 E_F 相对导带底 E_c 的位置（以 eV 表示，取 kT ≈ 0.026 eV）。

登录查看答案

计算题详情 →

14. 某 pn 结处于热平衡，温度为 300 K，该温度下热电压 kT/q 取 0.025 V。已知 p 区受主浓度 N_A 与 n 区施主浓度 N_D 满足 N_A×N_D = n_i^2 × e^20，其中 n_i 为本征载流子浓度。求该 pn 结的内建电势 V_bi，结果保留三位有效数字。

登录查看答案

选择题详情 →

15. 在室温下，某锗样品中仅掺入浓度为 N_D=1×10^14 cm^-3 的施主砷（全部电离），本征载流子浓度 n_i 远小于 N_D。关于该 n 型半导体的费米能级 E_F，下列说法正确的是： A. E_F 位于禁带中央附近，与 E_i 几乎重合 B. E_F 位于本征费米能级 E_i 之上，靠近导带底 C. E_F 位于本征费米能级 E_i 之下，靠近价带顶 D. 掺入施主杂质后费米能级位置不变，仍与 E_i 重合

登录查看答案

选择题详情 →

16. 一n型半导体样品沿x方向通有电流I=1 mA，置于z方向的匀强磁场B=1 T中，样品沿z方向厚度d=0.5 mm，测得y方向的霍尔电压V_H=1.25 mV。已知电子电荷量e=1.6×10^(-19) C，霍尔系数R_H=V_H·d/(I·B)，且样品为单一电子导电，则该样品的载流子浓度n为： A. 1×10^20 m^(-3) B. 1×10^22 m^(-3) C. 6.25×10^21 m^(-3) D. 1×10^21 m^(-3)

登录查看答案

填空题详情 →

17. 在硅p-n结中，p区受主浓度为N_A=10^16 cm^(-3)，n区施主浓度为N_D=10^17 cm^(-3)，本征载流子浓度为n_i=10^10 cm^(-3)，热平衡时热电压V_T=kT/q=0.026 V。则该p-n结的内建电势V_bi=V_T×ln(N_A·N_D/n_i²)=____ V（保留两位小数）。

登录查看答案

填空题详情 →

18. 一n型硅样品沿x方向通有电流 I=1 mA，磁感应强度 B=0.5 T 沿+z方向，样品沿z方向厚度 d=0.5 mm，电子浓度 n=5×10²¹ m⁻³，电子电荷量 e=1.6×10⁻¹⁹ C。则霍尔电压 V_H=____ mV（结果保留3位有效数字）；由于电子漂移方向沿−x，受洛伦兹力偏向−y侧堆积，故−y侧电势较____（填"高"或"低"）。

登录查看答案

计算题详情 →

19. 在硅均匀p-n结中，p区受主浓度N_A=10^18 cm^(-3)，n区施主浓度N_D=10^16 cm^(-3)，本征载流子浓度n_i=10^10 cm^(-3)，热平衡温度300 K，热电压V_T=kT/q=0.025 V。（1）说明p-n结形成时空间电荷区（耗尽层）中内建电场的方向（由n区指向p区还是由p区指向n区），并简述其成因；（2）计算该结的热平衡内建电势V_bi，已知表内建电势公式为V_bi=V_T·ln(N_A·N_D/n_i²)，计算中取ln10=2.3。

登录查看答案

填空题详情 →

20. 室温（T=300K，kT=0.026 eV）下，某硅样品中同时掺入施主磷（浓度 N_D=3×10^16 cm^-3）和受主硼（浓度 N_A=1×10^16 cm^-3），两族杂质均完全电离，本征载流子浓度 n_i=1.5×10^10 cm^-3。补偿后多子电子浓度 n≈____ cm^-3，此时费米能级相对本征费米能级的位置 E_F−E_i=kT·ln(n/n_i)≈____ eV（保留两位小数）。

登录查看答案

选择题详情 →

21. 热平衡状态下，均匀半导体内部形成 p-n 结后，关于空间电荷区与内建电势，下列说法正确的是（　） A. 空间电荷区内载流子浓度高于中性区，内建电势阻碍载流子的扩散运动 B. 空间电荷区因多子相互扩散而留下电离杂质，形成由 n 区指向 p 区的内建电场 C. 内建电场由 p 区指向 n 区，其作用是加速多子扩散直到电流消失为止 D. 内建电势差在热平衡时为零，故结区没有任何电场存在

登录查看答案

填空题详情 →

22. 某本征半导体在温度 T 时满足 n_i = √(N_cN_v)·e^(−E_g/2kT)。已知该温度下 E_g/2kT = 20，导带与价带有效状态密度的几何平均 √(N_cN_v) = 4.85×10^18 cm^-3，且 e^(−20) ≈ 2.06×10^-9。则该半导体的本征载流子浓度 n_i ≈ ____ cm^-3（保留两位有效数字）。

登录查看答案

选择题详情 →

23. 一n型硅样品沿x方向通有电流 I=2 mA，置于沿z方向的匀强磁场中，磁感应强度 B=0.4 T。样品沿z方向的厚度 d=1 mm，测得y方向的霍尔电压 V_H=0.5 mV（电子电荷量 e=1.6×10^-19 C）。该样品的载流子（电子）浓度为多少？ A. 5×10^15 cm^-3　B. 1×10^16 cm^-3　C. 2×10^16 cm^-3　D. 1×10^17 cm^-3

登录查看答案

计算题详情 →

24. 锗均匀突变p-n结处于热平衡，温度为300 K，取热电压kT/q=0.026 V，本征载流子浓度n_i=2.5×10^13 cm^(-3)。已知p区受主浓度N_A=5×10^15 cm^(-3)，n区施主浓度N_D=2×10^15 cm^(-3)。求该p-n结的内建电势差V_bi（结果保留两位小数）。

登录查看答案

计算题详情 →

25. 室温（T=300K，kT=0.026 eV）下，某硅样品中掺入的施主磷原子全部电离，导带有效状态密度 N_c=2.8×10^19 cm^-3，本征载流子浓度 n_i=1.5×10^10 cm^-3。实验测得该 n 型半导体的费米能级位于导带底 E_c 下方 0.182 eV 处。求：(1) 多数载流子（电子）浓度 n；(2) 施主掺杂浓度 N_D（设杂质完全电离、耗尽近似下 n≈N_D）；(3) 少数载流子（空穴）浓度 p（结果保留两位有效数字）。

登录查看答案

填空题详情 →

26. 硅突变p-n结处于热平衡，温度300 K，取热电压 V_T = kT/q = 0.026 V，本征载流子浓度 n_i = 1.5×10^10 cm^(-3)。p区受主浓度 N_A = 10^17 cm^(-3)，n区施主浓度 N_D = 10^14 cm^(-3)。则该p-n结的内建电势 V_bi = V_T·ln(N_A·N_D/n_i²) ≈ ____ V（保留两位小数）。

登录查看答案

填空题详情 →

27. 室温 T=300K（kT=0.026 eV）下，某硅样品中掺入施主磷，浓度 N_D=2×10^16 cm^-3，全部电离，本征载流子浓度可忽略。已知导带有效状态密度 N_c=2.8×10^19 cm^-3。则该 n 型半导体的费米能级位于导带底 E_c 下方的距离 E_c−E_F = kT·ln(N_c/N_D) = ____ eV（保留两位小数）。

登录查看答案

固体物理其他单元练习题

晶体结构（27题）倒格子与布里渊区（9题）晶体衍射（27题）晶格振动与声子（9题）固体的热学性质（27题）自由电子气模型（27题）能带理论（27题）电子输运与费米面（27题）磁性物理（27题）超导电性（27题）固体中的缺陷（27题）

题目由 AI 对照课标原创生成并经机审+人审，如发现质量问题可联系我们。