半导体物理学(刘恩科)课后习题解第四章答案

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1、第四章习题及答案21.300K时，Ge的本征电阻率为47Ωcm，如电子和空穴迁移率分别为3900cm/(V.S)2和1900cm/(V.S)。试求Ge的载流子浓度。11解：在本征情况下，n=p=n,由ρ=1/σ==知inqu+pqunq(u+u)npinp1113−3n===2.29×10cmi−19ρq(u+u)47×1.602×10×(3900+1900)np22.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1350cm/(V.S)2和500cm/(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

2、率增大了多少倍？22解：300K时，u=1350cm/(V⋅S),u=500cm/(V⋅S)，查表3-2或图3-7可知，np10−3室温下Si的本征载流子浓度约为n=1.0×10cm。i本征情况下，10-19−6σ=nqu+pqu=nq(u+u)=1×10×1.602×10×(1350+500)=3.0×10S/cmnpinp11金钢石结构一个原胞内的等效原子个数为8×+6×+4=8个，查看附录B知Si82822−3的晶格常数为0.543102nm，则其原子密度为=5×10cm。−73(0.543102×10)22116−3掺入百万分之一的As,杂

3、质的浓度为N=5×10×=5×10cm，杂质全部D10000002电离后，N>>n，这种情况下，查图4-14（a）可知其多子的迁移率为800cm/(V.S)Di''16-19σ≈Nqu=5×10×1.602×10×800=6.4S/cmDn'σ6.46比本征情况下增大了==2.1×10倍−6σ3×103.电阻率为10Ω.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。15−3解：查表4-15(b)可知，室温下，10Ω.m的p型Si样品的掺杂浓度NA约为1.5×10cm,10−3查表3-2或图3-7可知，室温下Si的本征载流子浓度约为n=1

4、.0×10cm,N>>niAi15−3p≈N=1.5×10cmA2102ni(1.0×10)4−3n===6.7×10cm15p1.5×10-94.0.1kg的Ge单晶，掺有3.2×10kg的Sb，设杂质全部电离，试求该材料的电阻率23[mn=0.38m/(V.S),Ge的单晶密度为5.32g/cm,Sb原子量为121.8]。0.1×10003解：该Ge单晶的体积为：V==18.8cm;5.32−93.2×10×100023143Sb掺杂的浓度为：N=×6.025×10/18.8=8.42×10cmD121.813−3查图3-7可知，室温下Ge的本

5、征载流子浓度n≈2×10cm，属于过渡区i131414−3n=p+N=2×10+8.4×10=8.6×10cm0D11ρ=1/σ≈==1.9Ω⋅cm14−194nqu8.6×10×1.602×10×0.38×10n-55.500g的Si单晶，掺有4.5×10g的B，设杂质全部电离，试求该材料的电阻率23[mp=500cm/(V.S),硅单晶密度为2.33g/cm,B原子量为10.8]。5003解：该Si单晶的体积为：V==214.6cm;2.33−54.5×1023163B掺杂的浓度为：N=×6.025×10/214.6=1.17×10cmA10.

6、810−3查表3-2或图3-7可知，室温下Si的本征载流子浓度约为n=1.0×10cm。i16−3因为N>>n，属于强电离区，p≈N=1.12×10cmAiA11ρ=1/σ≈==1.1Ω⋅cm16−19pqu1.17×10×1.602×10×500p246.设电子迁移率0.1m/(V•S),Si的电导有效质量mc=0.26m0,加以强度为10V/m的电场，试求平均自由时间和平均自由程。qτn解：由m=知平均自由时间为nmc−31−19-13τ=mm/q=0.1×0.26×9.108×10/(1.602×10)=1.48×10snnc平均漂移速度为4

7、3−1v=mE=0.1×10=1.0×10msn平均自由程为3−13−10l=vτ=1.0×10×1.48×10=1.48×10mn22-37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10m受22-3主，试求室温时样品的电导率和电阻。再掺入5×10m施主后，求室温时样品的电导率和电阻。22−316−3解：N=1.0×10m=1.0×10cm，查图4-14（b）可知，这个掺杂浓度下，Ge的A2迁移率u为1500cm/(V.S),又查图3-7可知，室温下Ge的本征载流子浓度p13−3n≈2×10cm，N>>n，属强电离区，所

8、以电导率为iAi16−19σ=pqu=1.0×10×1.602×10×1500=2.4Ω⋅cmp电阻为ll2R=ρ===4