半导体习题解答

习题解答P125-2.试计算本征Si在室温时的电导率，设电子和空穴迁移率分别为1450cm2/(V.S)和500cm2/(V.S)。当掺入百万分之一的As后，设杂质全部电离，试计算其电导率。比本征Si的电导率增大了多少倍？)/(500),/(145022SVcmuSVcmupn3101001cmni.解：300K时，本征情况下，cmS+.uuqnpqunqu-pnipn/1012.3)5001450(1061101)(61910查表3-2或图3-7可知，室温下Si的本征载流子浓度约为84216818322371051054310208cm).(金钢石结构一个原胞内的等效原子个数为个，查看附录B知Si的晶格常数为0.543102nm，则其原子密度为。3162210510000001105cmNDiDnN掺入百万分之一的As,杂质的浓度为，杂质全部电离后，，这种情况下，查图4-14（a）可知其多子的迁移率为800cm2/(V.S)cmS.quN-nD/.''46800106021105191666'1005.21012.34.6比本征情况下增大了倍9007.51682.36E-6P125-5.500g的Si单晶，掺有4.5×10-5g的B，设杂质全部电离，试求该材料的电阻率（室温下Si的本征载流子浓度约为1.0×1010cm-3,μp=500cm2/V.s,硅单晶密度为2.33g/cm3,B原子量为10.8)36214332500cmV..;解：该Si单晶的体积为：B掺杂的浓度为：3162351017162141002568101054cmNA../...查表3-2或图3-7可知，室温下Si的本征载流子浓度约为3101001cmni.。iAnN31610121cmNpA.因为，属于强电离区，cmpqup11500106021101711111916.../P156-3.有一块n型硅材料，寿命是1us,无光照时的电阻率是10Ω·cm。今用光照射该样品，光被半导体均匀吸收，电子-空穴的产生率是1022cm-3·s-1，试计算光照下样品的电阻率，并求电导中少数载流子的贡献占多大比例？(硅电阻率为10Ω·cm时，掺杂浓度大概是7×1014cm-3)解：由题可知，电子浓度可近似认为,光照产生率gp为。平衡时，143710ncm22310cms2236163101010pnpgcmsscm16301.0710nnncm163010pppcm161619110.32(1.0710135010500)1.610npcmnqupqu1619161619105001.6100.2525%(1.0710135010500)1.610pnppqunqupqu光照下载流子浓度：电阻率：少子对电导的贡献：11.27P157-16.一块电阻率为3cm的n型硅样品，空穴寿命p=5us,在其平面形的表面处有稳定的空穴注入，过剩浓度（p）=1013cm-3。计算从这个表面扩散进入半导体内部的空穴电流密度，以及在离表面多远处过剩空穴浓度等于1012cm-3？220ppdppDdx1330,(0)10xpcm,()0xp0(),pxLppppxpeLD00pppxpppDpdpJqDqDqpdxL0()lnppxxLp121310lnln1010ppxLL解：过剩空穴所遵从的连续性方程为：边界条件：所以，空穴电流密度：0()pxLpxpe由得所以，1.若ND=5×1015cm-3，NA=1×1017cm-3，取ni=2.5×1013cm-3，k0T=0.026eV，求室温下Ge突变PN结的VD。2.已知本征半导体Ge原子的浓度为4.4×1022cm-3，形成p-n结后，设其p区掺杂浓度为NA，n区掺杂浓度为ND，且ND=102NA，而NA相当于108个Ge原子中有一个受主原子。①计算室温下接触电势差VD；②若NA浓度保持不变，而ND增加102倍，试求VD的改变量。作业：11.291.解pn结势垒高度等于n区和p区费米能级之差，即DFnFpqVEE00exp()FniniEEnnkT00exp()FpipiEEnnkT0001ln()nFnFppnEEnkT0nDnN20/piAnnN000201()(ln)(ln)nDADFnFppikTnkTNNVEEqqnqn令nno、np0分别表示n区和p区的平衡电子浓度，则对非简并半导体可得：两式相除取对数得：又因为，，则室温下Ge突变PN结的VD为：1531730213320.026510110(ln)(ln)(2.510)DADikTNNeVcmcmVqnecm60.026ln(0.810)0.026(ln0.86ln10)VV0.353V2解：8223143104.4104.410ANcmcm2163104.410DANNcm1631430213320.0264.4104.410(ln)(ln)(2.510)DADikTNNeVcmcmVqnecm40.026ln(3.097610)0.026(ln3.09764ln10)VV0.269Vp区Ge掺杂浓度为：n区Ge掺杂浓度为：Ge突变PN结的VD为：①由题意知:②由题意知，此8223143104.4104.410ANcmcm4183104.410DANNcm1831430213320.0264.4104.410'(ln)(ln)(2.510)DADikTNNeVcmcmVqnecm60.026ln(3.097610)0.026(ln3.09766ln10)VV0.389Vp区Ge掺杂浓度为：n区Ge掺杂浓度为：Ge突变PN结的VD’为：'0.3890.2690.12DDDVVVVVVVD的改变量为：