半导体课后答案.pdf

《半导体课后答案.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、例题：15-316-31.计算含有施主杂质浓度ND＝9×10cm及受主杂质浓度为1.1×10cm的硅在300k时的电子和空穴浓度以及费米能级的位置。15-316-310-3[解]对于硅材料：ND=9×10cm；NA＝1.1×10cm；T＝300k时ni=1.5×10cm：102153ni(1.510)353pNN210cm；ncm1.12510cm0AD016p00.210EENNEEVFADVF∵pNN且pNvexp()∴exp()0AD0KTNvkT0016NN0.210AD∴EFEv

2、kT0lnEv0.026ln19(eV)Ev0.224eVNv1.1102．制造晶体管一般是在高杂质浓度的n型衬底上外延一层n型的外延层，再在外延层中扩散硼、磷而成。①设n型硅单晶衬底是掺锑的，锑的电离能为0.039eV，300k时的EF位于导带底下面0.026eV处，计算锑的浓度和导带中电子浓度。[解]①根据第19题讨论，此时Ti为高掺杂，未完全电离：0EE0.0260.0522kT，即此时为弱简并CF0ND∵nn0DEEFD12exp()kT0EE(EE)(EE)0.0390.0260

3、.013(eV)FDCDCF2NcEFEcEDEFECN[12exp()exp()]F()D1k0Tk0T2k0T1922.8100.039[12exp(1)exp()]F(1)10.02621934.0710(cm)其中F(1)0.3122EEFC22.810190.026183nNcF()F()9.510(cm)011kT00.02622作业布置1．教材p.162第15题。补充作业：1．掺磷的n型硅，已知磷的电离能为0.044eV，求室温下杂质一半电离时费米能级的位置和磷

4、的浓度。[解]n型硅，△ED＝0.044eV，依题意得：NDnn0.5N∴0.5N0DDDEEDF12exp()kT0EEEE1DFDF∴12exp()2exp()kTkT2001∴EEkTlnkTln2EEEEkTln2DF00DCCF02∵EEE0.044DCD∴EEkTln20.044EEkTln20.0440.062eVFC0FC0ECEF190.062183N2Nexp()22.810exp()5.1610(cm)DCkT0.0260

5、2．求室温下掺锑的n型硅，使EF＝(EC＋ED)/2时的锑的浓度。已知锑的电离能为0.039eV。EECD[解]由EF可知，EF>ED，∵EF标志电子的填充水平，故ED上几乎全被电子占据，2又∵在室温下，故此n型Si应为高掺杂，而且已经简并了。EECD∵EEE0.039eV,EEE0.01950.0522kTDCDCFC02EECF即02；故此n型Si应为弱简并情况。kT0NDND∴nn0DEEEFDD12exp()12exp()kTkT002NcEFEDEFECN[12exp()

6、]F()D1k0T2k0T2NcEFEcEDEFEC[12exp()exp()]F()1k0Tk0T2k0T∴2Nc0.01950.0390.0195[12exp()exp()]F()10.0260.0260.02621922.8100.01950.0195193[12exp()]F()6.610(cm)10.0260.0262其中F(0.75)0.412第四章1.当E-EF分别为kT、4kT、7kT，用费米分布和玻尔兹曼分布分别计算分布概率，并对结果进行讨论。EEF1解：电子的

7、费米分布fE，玻尔兹曼近似为fEekT0FDEEMBF1ekT011（1）E-EF=kT时fE0.26894，fEe=0.36788FDMB1e14（2）E-EF=4kT时fE0.01832，fEe0.01799FD4MB1e17（3）E-EF=7kT时fE0.00091，fEe0.00091FD7MB1eEEF当ekT0远大于1时，就可以用较为简单的玻尔兹曼分布近似代替费米狄拉克分布来计算电子或空穴对能态的占据概率，从本题看出E-EF=4kT时

8、，两者差别已经很小。2.设晶格常数为a的一维晶格，导带极小值附近的能量Ec(k)和价带极大值附近的能量Ev(k)分别为22222222kkk1k13kEk，Ekcv3mm6mm0000