半导体物理学(第7版)第四章习题及答案

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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的等效原子个数为个,查看附

2、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的Sb,设杂质全部电离,试求该材料的电阻率[mn=0

3、.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

4、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

5、,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1016cm-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

6、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。

7、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)130050012004

8、20690240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

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