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时间:2018-01-14
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1、第一章习题1.设晶格常数为a的一维晶格,导带极小值附近能量Ec(k)和价带极大值附近能量EV(k)分别为:(K)=(1)禁带宽度;(2)导带底电子有效质量;(3)价带顶电子有效质量;(4)价带顶电子跃迁到导带底时准动量的变化解:(1)102.晶格常数为0.25nm的一维晶格,当外加102V/m,107V/m的电场时,试分别计算电子自能带底运动到能带顶所需的时间。解:根据:得半导体物理第2章习题5.举例说明杂质补偿作用。当半导体中同时存在施主和受主杂质时,若(1)ND>>NA因为受主能级低于施主能级,
2、所以施主杂质的电子首先跃迁到NA个受主能级上,还有ND-NA个电子在施主能级上,杂质全部电离时,跃迁到导带中的导电电子的浓度为n=ND-NA。即则有效受主浓度为NAeff≈ND-NA(2)NA>>ND施主能级上的全部电子跃迁到受主能级上,受主能级上还有NA-ND个空穴,它们可接受价带上的NA-ND个电子,在价带中形成的空穴浓度p=NA-ND.即有效受主浓度为NAeff≈NA-ND(3)NA»ND时,不能向导带和价带提供电子和空穴,称为杂质的高度补偿106.说明类氢模型的优点和不足。优点:基本上能够解
3、释浅能级杂质电离能的小的差异,计算简单缺点:只有电子轨道半径较大时,该模型才较适用,如Ge.相反,对电子轨道半径较小的,如Si,简单的库仑势场不能计入引入杂质中心带来的全部影响。第三章习题和答案7.①在室温下,锗的有效态密度Nc=1.05´1019cm-3,NV=3.9´1018cm-3,试求锗的载流子有效质量mnmp。计算77K时的NC和NV。已知300K时,Eg=0.67eV。77k时Eg=0.76eV。求这两个温度时锗的本征载流子浓度。②77K时,锗的电子浓度为1017cm-3,假定受主浓度为
4、零,而Ec-ED=0.01eV,求锗中施主浓度ED为多少?108.利用题7所给的Nc和NV数值及Eg=0.67eV,求温度为300K和500K时,含施主浓度ND=5´1015cm-3,受主浓度NA=2´109cm-3的锗中电子及空穴浓度为多少?14.计算含有施主杂质浓度为ND=9´1015cm-3,及受主杂质浓度为1.1´1016cm3,的硅在33K时的电子和空穴浓度以及费米能级的位置。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
5、1900cm2/(V.S)。试求Ge的载流子浓度。10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
6、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17.①证明当un¹up且电子浓度n=ni时,材料的电导率最小,并求smin的表达式。解:10令因此,为最小点的取值②试求300K时Ge 和Si样品的最小电导率的数值,并和本征电导率相比较。查表4-1,可知室温下硅和锗较纯样品的迁移率Si:Ge:第五章习题5.n型硅中,掺杂浓度ND=1016cm-3,光注入的非平衡载流子浓度Dn=Dp=1014cm-3。计算无光照和有光照的电导率。
7、6.画出p型半导体在光照(小注入)前后的能带图,标出原来的的费米能级和光照时的准费米能级。10EcEiEvEcEFEiEvEFpEFn光照前光照后7.掺施主浓度ND=1015cm-3的n型硅,由于光的照射产生了非平衡载流子Dn=Dp=1014cm-3。试计算这种情况下的准费米能级位置,并和原来的费米能级作比较。第六章答案10101010
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