半导体物理学第四章答案

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1、第四章习题及答案1.300K时，Ge的本征电阻率为47Wcm，如电子和空穴迁移率分别为3900cm2/(V.S)和1900cm2/(V.S)。试求Ge的载流子浓度。解：在本征情况下，,由知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1350cm2/(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？解：300K时，，查表3-2或图3-7可知，室温下Si的本征载流子浓度约为。本征情况下，金钢石结构一个原胞内

2、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。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)比本征情况下增大了倍3.电阻率为10W.m的p型Si样品，试计算室温时多数载流子和少数载流子浓度。解：查表4-15(b)可知，室温下，10W.m的p型Si样品的掺杂浓度NA约为,查表3-2或图3-7可知，室温下Si的本征载流子浓度约为,4.0.1kg的Ge单晶，掺有3.2´10-9kg

3、的Sb，设杂质全部电离，试求该材料的电阻率[mn=0.38m2/(V.S),Ge的单晶密度为5.32g/cm3,Sb原子量为121.8]。解：该Ge单晶的体积为：;Sb掺杂的浓度为：查图3-7可知，室温下Ge的本征载流子浓度，属于过渡区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[mp=500cm2/(V.S),硅单晶密度为2.33g/cm3,B原子量为10.8]。解：该Si单晶的体积为：;B掺杂的浓度为：查表3-2或图3-7可知，室温下Si的本征载流子

4、浓度约为。因为，属于强电离区，6.设电子迁移率0.1m2/(V·S),Si的电导有效质量mc=0.26m0,加以强度为104V/m的电场，试求平均自由时间和平均自由程。解：由知平均自由时间为平均漂移速度为平均自由程为7长为2cm的具有矩形截面的Ge样品，截面线度分别为1mm和2mm，掺有1022m-3受主，试求室温时样品的电导率和电阻。再掺入5´1022m-3施主后，求室温时样品的电导率和电阻。解：，查图4-14（b）可知，这个掺杂浓度下，Ge的迁移率为1500cm2/(V.S),又查图3-7可

5、知，室温下Ge的本征载流子浓度，，属强电离区，所以电导率为电阻为掺入5´1022m-3施主后总的杂质总和，查图4-14（b）可知，这个浓度下，Ge的迁移率为3000cm2/(V.S),电阻为8.截面积为0.001cm2圆柱形纯Si样品，长1mm,接于10V的电源上，室温下希望通过0.1A的电流，问：①样品的电阻是多少？②样品的电阻率应是多少？③应该掺入浓度为多少的施主？解：①样品电阻为②样品电阻率为③查表4-15（b）知，室温下，电阻率的n型Si掺杂的浓度应该为。9.试从图4-13求杂质浓度为1

6、016cm-3和1018cm-3的Si，当温度分别为-50OC和+150OC时的电子和空穴迁移率。解：电子和空穴的迁移率如下表，迁移率单位cm2/(V.S)浓度温度1016cm-31018cm-3-50OC+150OC-50OC+150OC电子2500750400350空穴80060020010010.试求本征Si在473K时的电阻率。解：查看图3-7，可知，在473K时，Si的本征载流子浓度，在这个浓度下，查图4-13可知道，11.截面积为10-3cm2,掺有浓度为1013cm-3的p型Si样

7、品，样品内部加有强度为103V/cm的电场，求；①室温时样品的电导率及流过样品的电流密度和电流强度。②400K时样品的电导率及流过样品的电流密度和电流强度。解：①查表4-15（b）知室温下，浓度为1013cm-3的p型Si样品的电阻率为，则电导率为。电流密度为电流强度为②400K时，查图4-13可知浓度为1013cm-3的p型Si的迁移率约为，则电导率为电流密度为电流强度为12.试从图4-14求室温时杂质浓度分别为1015，1016，1017cm-3的p型和n型Si样品的空穴和电子迁移率，并分别

8、计算他们的电阻率。再从图4-15分别求他们的电阻率。浓度（cm-3）101510161017N型P型N型P型N型P型迁移率(cm2/(V.S))（图4-14）13005001200420690240电阻率ρ(Ω.cm)4.812.50.521.50.090.26电阻率ρ(Ω.cm)（图4-15）4.5140.541.60.0850.21硅的杂质浓度在1015-1017cm-3范围内，室温下全部电离，属强电离区，或电阻率计算用到公式为或13.掺有1.1´1016硼原子cm-3和9´1015磷原子c