半導體物理復習要點答案(參考版)
2025-01-17 18:45本頁面
【正文】 解： （4分）兩式相除取對數(shù)： 10. 某Shottky二極管，1016cm3，加上4V的正向電壓時，試求勢壘的寬度為多少？解：答：103m。解： 答：╳105A/m2。，在4181。試計算光照前后樣品的電導率。14. 光均勻照射在6的n型Si樣品上，電子空穴對的產(chǎn)生率為41021cm3s1，樣品壽命為8181。（硅的原子密度為 解：本征硅在室溫(300K)時的電導率 摻雜硅在室溫(300K)時的電導率 兩者比較：即電導率增大了150萬倍109kg的Sb，設雜質(zhì)全部電離，試求出此材料的電導率。設電子遷移率和空穴遷移率分別為和，本征載流子濃度。（假定遷移率不隨摻雜而變化，雜質(zhì)全部電離并忽略少子的貢獻，180。 (300K) 下，半導體鍺（Ge）的本征電阻率為，已知其電子遷移率mn和空穴遷移率mp分別為3600 cm2/Vs和1700 cm2/Vs，試求半導體鍺的本征載流子濃度ni。，試求EF=（EC+ED）/2時施主的濃度。解： 假設載流子的有效質(zhì)量近似不變，則所以，由 ，有 答：1080cm3，300 109cm3，1014cm3。3) 計算該材料的費米能級位置EF。7. 現(xiàn)有一摻雜半導體硅材料，已測得室溫(300K)下的平衡空穴濃度為, 已知室溫下純凈單晶硅的禁帶寬度, 本征載流子濃度，室溫的值為。6. 1017cm3的Si材料，試求溫度分別為300K和400K時此材料的載流子濃度和費米能級的相對位置。答：,；,。解：1）純凈單晶硅的本征費米能級 eV 處2）摻磷濃度為的n型單晶硅的費米能級 eV處，1016cm3，試分別求出其中的空穴的濃度和費米能級的相對位置，并判斷樣品的導電類型。 eV。180。 eV，價帶頂空穴和導帶底電子的有效質(zhì)量之比mp/mn187。試求: 1) 禁帶寬度；2) 導帶底電子有效質(zhì)量； 3) 價帶頂電子有效質(zhì)量。解：（1） 由題意得：（2）（1）（1）（2）答：。解：價帶頂附近等能面為球面, 因此有效質(zhì)量各向同性，均為：電子有效質(zhì)量: 空穴有效質(zhì)量: 空穴波矢： 因為: 空穴速度: 其中E0=3eV，晶格常數(shù)a=5х1011m。試計算：1）室溫(300K)下，純凈單晶硅的本征費米能級Ei；2）室溫(300K)下，摻磷濃度為1016/cm3的n型單晶硅的費米能級EF 。2. 已知室溫(300K)下硅的禁帶寬度Eg187。s。1022/cm3） 5．設有一半導體鍺組成的突變pn結(jié)，已知n區(qū)施主濃度ND=1015/cm3, p區(qū)受主濃度NA=1017/cm3, 試求室溫(300K)下該pn結(jié)的接觸電勢差VD和XD. （180。若摻入百萬分之一的磷（P）后，計算室溫下電子濃度n0、空穴濃度p0和電阻率r。1016cm3的受主雜質(zhì)，這兩塊樣品的導電類型又將怎樣？3．1017cm3的Si材料，試求溫度分別為300K和400K時此材料的載流子濃度和費米能級的相對位置。求：1）能帶寬度；2）能帶底和能帶頂?shù)挠行з|(zhì)量。此時就形成了一定寬度的空間電荷區(qū)，并在空間電荷區(qū)兩端產(chǎn)生了電勢差，即pn結(jié)接觸電勢差。在內(nèi)建電場作用下，載流子的漂移運動和擴散運動方向相反，內(nèi)建電場阻礙載流子的擴散運動。對于p區(qū)，空穴離開后留下了不可動的帶負電荷的電離受主，因此在p區(qū)一側(cè)出現(xiàn)了一個負電荷區(qū)；同理對于n區(qū)，電子離開后留下了不可動的帶正電荷的電離施主，因此在n區(qū)一側(cè)出現(xiàn)了一個正電荷區(qū)。由公式可知，這時兩式中的指數(shù)項將因此而增加，從而導致載流子濃度增加。由公式也可知道，溫度不變而減少本征材料的禁帶寬度，上式中的指數(shù)項將因此而增加，從而使得載流子濃度因此而增加。p型半導體的能帶圖如圖所示：其費米能級位于禁帶下方11. 試分別說明：1）在一定的溫度下，對本征材料而言，材料的禁帶寬度越窄，載流子濃度越高；2）對一定的材料，當摻雜濃度一定時，溫度越高，載流子濃度越高。例如，在Si中摻B，B為Ⅲ族元素，而本征半導體Si為Ⅳ族元素，P摻入B中后，B的最外層三個電子與Si的最外層四個電子配對成為共價電子，而B傾向于接受一個由價帶熱激發(fā)的電子。 受主電離成為帶負電的離子（中心）的過程就叫受主電離。
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