半导体物理学刘恩科第七版课后习题解第五章习题及答案PDF.pdf

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1、第一章习题第一章习题 1设晶格常数为 a 的一维晶格,导带极小值附近能量 Ec和价带极大值附近能量 EV分别为：h2k2h2(k k1)2h2k213h2k2 Ec=,EV(k)3m0m06m0m01 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：12.晶格常数为 0.25nm 的一维晶格,当外加 10 V/m,10 V/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：f qE h补充题补充题 1 1分别计算 Si100,110,111 面每平方厘米内的原子个数,即原子面密度提示：先画出各晶面内原子的位置和分布图

2、Si 在100,110 和111 面上的原子分布如图 1 所示：a晶面b晶面c晶面27kk得t qEt补充题 2271(coska cos2ka),一维晶体的电子能带可写为E（k)28ma8式中 a 为 晶格常数,试求1 布里渊区边界；2 能带宽度；3 电子在波矢 k 状态时的速度；*4 能带底部电子的有效质量mn；5 能带顶部空穴的有效质量m*p1/15解：1 由dE(k)n 0得k dkan=0,1,2进一步分析k (2n 1)a,Ek 有极大值,k 2na时,Ek 有极小值所以布里渊区边界为k (2n 1)a能带宽度为E（k)MAX E(k)MIN3 电子在波矢 k 状态的速度v 4 电

3、子的有效质量能带底部k 22ma21 dE1(sinka sin2ka)dkma42n*所以mn 2ma能带顶部k 且mp mn,*(2n 1),a所以能带顶部空穴的有效质量mp*2m3半导体物理第半导体物理第 2 2 章习题章习题1.实际半导体与理想半导体间的主要区别是什么？答：1 理想半导体：假设晶格原子严格按周期性排列并静止在格点位置上,实际半导体中原子不是静止的,而是在其平衡位置附近振动。2 理想半导体是纯净不含杂质的,实际半导体含有若干杂质。3 理想半导体的晶格结构是完整的,实际半导体中存在点缺陷,线缺陷和面缺陷等。2.以As掺入Ge中为例,说明什么是施主杂质、施主杂质电离过程和n型

4、半导体。As 有 5 个价电子,其中的四个价电子与周围的四个 Ge 原子形成共价键,还剩余一个电子,同时 As 原子所在处也多余一个正电荷,称为正离子中心,所以,一个As原子取代一个 Ge 原子,其效果是形成一个正电中心和一个多余的电子.多余的电子束缚在正电中心,但这种束缚很弱,很小的能量就可使电子摆脱束缚,成为在2/15晶格中导电的自由电子,而 As 原子形成一个不能移动的正电中心。这个过程叫做施主杂质的电离过程。能够施放电子而在导带中产生电子并形成正电中心,称为施主杂质或 N 型杂质,掺有施主杂质的半导体叫 N 型半导体。3.以Ga掺入Ge中为例,说明什么是受主杂质、受主杂质电离过程和p型

5、半导体。Ga 有 3 个价电子,它与周围的四个 Ge 原子形成共价键,还缺少一个电子,于是在Ge 晶体的共价键中产生了一个空穴,而 Ga 原子接受一个电子后所在处形成一个负离子中心,所以,一个 Ga 原子取代一个 Ge 原子,其效果是形成一个负电中心和一个空穴,空穴束缚在 Ga 原子附近,但这种束缚很弱,很小的能量就可使空穴摆脱束缚,成为在晶格中自由运动的导电空穴,而 Ga 原子形成一个不能移动的负电中心。这个过程叫做受主杂质的电离过程,能够接受电子而在价带中产生空穴,并形成负电中心的杂质,称为受主杂质,掺有受主型杂质的半导体叫 P 型半导体。4.以 Si 在 GaAs 中的行为为例,说明 I

6、V 族杂质在 III-V 族化合物中可能出现的双性行为。Si 取代 GaAs 中的 Ga 原子则起施主作用；Si 取代 GaAs 中的 As 原子则起受主作用。导带中电子浓度随硅杂质浓度的增加而增加,当硅杂质浓度增加到一定程度时趋于饱和。硅先取代 Ga 原子起施主作用,随着硅浓度的增加,硅取代As 原子起受主作用。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 NDNA因为受主能级低于施主能级,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 N

7、D-NA2NAND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-ND3NAND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3/156.说明类氢模型的优点和不足。7.锑化铟的禁带宽度 Eg=0.18eV,相对介电常数r=17,电子的有效质量m*n=0.015m0,m0为电子的惯性质量,求施主杂质的电离能,施主的弱束缚电子基态轨道半径。8.磷化镓的禁 带宽度 Eg=2.26eV,相对介电 常数r=11.1,空穴的 有效质量m*p=0.86m0,m0为

8、电子的惯性质量,求受主杂质电离能；受主束缚的空穴的基态轨道半径。第三章习题和答案第三章习题和答案10021.计算能量在 E=Ec到E EC之间单位体积中的量子态数。*22mnL解2.试证明实际硅、锗中导带底附近状态密度公式为式3-6。3.当 E-EF为 1.5k0T,4k0T,10k0T 时,分别用费米分布函数和玻耳兹曼分布函数计算电子占据各该能级的概率。费米能级E EF费米函数1E EF1 ek0T0.1820.0184.54105玻尔兹曼分布函数f(E)f(E)eEEFk0T1.5k0T4k0T10k0T0.2230.01834.541054.画出-78oC、室温 27oC、500oC 三

9、个温度下的费米分布函数曲线,并进行比较。5.利用表 3-2 中的 m*n,m*p数值,计算硅、锗、砷化镓在室温下的 NC,NV以及本征载流子的浓度。6.计算硅在-78 oC,27 oC,300 oC 时的本征费米能级,假定它在禁带中间合理吗？Si的本征费米能级，Si:m 1.08m,m.59m0n0p所以假设本征费米能级在禁带中间合理,0特别是温度不太高的情况下。mE E3kTpN=1.051019cm-3,N=3.91018cm-3,试求锗的载CV7.E在室温下,锗的有效态密度VlncF Ei24mn4/150.59m03kT当T1195K时，kT1 0.016eV,ln 0.0072eV4

10、1.08m0当T 300K时，kT 0.026eV,3kTln0.59 0.012eV流子有效质量 m*n m*p。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。77K 时,锗的电子浓度为1017cm-3,假定受主浓度为零,而 Ec-ED=0.01eV,求锗中施主浓度 ED为多少？8.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=51015cm-3,受主浓度 NA=2109cm-3的锗中电子及空穴浓度为多少？9.计算施主杂质浓度分别为

11、 1016cm3,1018 cm-3,1019cm-3的硅在室温下的费米能级,并假定杂质是全部电离,再用算出的的费米能 级核对一下,上述假定是否在每一种情况下都成立。计算时,取施主能级在导带底下的面的 0.05eV。10.以施主杂质电离 90%作为强电离的标准,求掺砷的 n 型锗在 300K 时,以杂质电离为主的饱和区掺杂质的浓度范围。11.若锗中施主杂质电离能ED=0.01eV,施主杂质浓度分别为 ND=1014cm-3j 及1017cm-3。计算99%电离；90%电离；50%电离时温度各为多少？12.若硅中施主杂质电离能ED=0.04eV,施主杂质浓度分别为 1015cm-3,1018cm

12、-3。计算99%电离；90%电离；50%电离时温度各为多少？13.13.有一块掺磷的有一块掺磷的 n n 型硅型硅,N,ND D=10=101515cmcm-3-3,分别计算温度为分别计算温度为77K77K；300K300K；500K500K；800K800K 时导带中电子浓度本征载流子浓度数值查图时导带中电子浓度本征载流子浓度数值查图 3-73-714.14.计算含有施主杂质浓度为计算含有施主杂质浓度为 N ND D=9=9 10101515cmcm-3-3,及受主杂质浓度为及受主杂质浓度为 1.11.1 10101616cmcm3 3,的硅的硅在在 33K33K 时的电子和空穴浓度以及费米

13、能级的位置。时的电子和空穴浓度以及费米能级的位置。15.15.掺有浓度为每立方米为掺有浓度为每立方米为 10102222硼原子的硅材料硼原子的硅材料,分别计算分别计算300K300K；600K600K 时费时费米能级的位置及多子和少子浓度本征载流子浓度数值查图米能级的位置及多子和少子浓度本征载流子浓度数值查图 3-73-7。16.16.掺有浓度为每立方米为掺有浓度为每立方米为 1.51.5 10102323砷原子砷原子 和立方米和立方米 5 5 10102222铟的锗材料铟的锗材料,分别分别计算计算300K300K；600K600K 时费米能级的位置及多子和少子浓度本征载流子浓时费米能级的位置

14、及多子和少子浓度本征载流子浓度数值查图度数值查图 3-73-7。17.17.施主浓度为施主浓度为 10101313cmcm3 3的的 n n 型硅型硅,计算计算 400K400K 时本征载流子浓度、多子浓度、少时本征载流子浓度、多子浓度、少子浓度和费米能级的位置。子浓度和费米能级的位置。13313317.si:N 10/cm,400 K 时，n 1 10/cm(查表）Di18.18.掺磷的掺磷的 n n 型硅型硅,已知磷的电离能为已知磷的电离能为.eV,eV,求室温下杂质一半电离时费求室温下杂质一半电离时费n p ND 0ND12213米能级的位置和浓度。米能级的位置和浓度。,n N 4n 1

15、.62 10Di222np ni19.19.求室温下掺锑的求室温下掺锑的 n n 型硅型硅,使使 E EF F=E EC C+E+ED D/2/2 时锑的浓度。已知锑的电离能为时锑的浓度。已知锑的电离能为2np0i 6.17 1012/cm3noEF13n5/151.62 10 Ei k0T ln 0.035 ln 0.017 eV13ni1 100.039eV0.039eV。20.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型外延层,再在外延层中扩散硼、磷而成的。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位于导带下面 0.026eV 处,计算锑

16、的浓度和导带中电子浓度。2 设 n 型外延层杂质均匀分布,杂质浓度为 4.61015cm-3,计算 300K 时 EF的位置及电子和空穴浓度。3 在外延层中扩散硼后,硼的浓度分布随样品深度变化。设扩散层某一深度处硼浓度为 5.21015cm-3,计算 300K 时 EF的位置及电子和空穴浓度。4 如温度升到 500K,计算中电子和空穴的浓度 本征载流子浓度数值查图3-7。21.21.试计算掺磷的硅、锗在室温下开始发生弱简并时的杂质浓度为多少？试计算掺磷的硅、锗在室温下开始发生弱简并时的杂质浓度为多少？22.22.利用上题结果利用上题结果,计算掺磷的硅、锗的室温下开始发生弱简并时有多少施主发计算

17、掺磷的硅、锗的室温下开始发生弱简并时有多少施主发生电离？导带中电子浓度为多少？生电离？导带中电子浓度为多少？第四章习题及答案第四章习题及答案1.300K 时,Ge 的本征电阻率为 47cm,如电子和空穴迁移率分别为 3900cm2/和 1900cm2/。试求 Ge 的载流子浓度。解：在本征情况下,n p ni,由1/11知nqun pqupniq(un up)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/和 500cm2/。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,un1350cm2/

18、(/(V S),),up 500cm2/(/(V S),查表 3-2 或图 3-7 可知,室温下 Si 的本征载流子浓度约为ni1.01010cm3。本征情况下,11金钢石结构一个原胞内的等效原子个数为864 8个,查看附录 B 知82Si 的晶格常数为 0.543102nm,则其原子密度为8 51022cm3。73(0.54310210)6/15掺入百万分之一的 As,杂质的浓度为ND51022151016cm3,杂1000000质全部电离后,ND ni,这种情况下,查图 4-14a 可知其多子的迁移率为 800cm2/6.46 2.110比本征情况下增大了倍63103.电阻率为 10.m

19、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可知,室温下,10.m 的 p 型 Si 样品的掺杂浓度 NA约为1.51015cm3,查表 3-2 或图 3-7 可知,室温下 Si 的本征载流子浓度约为ni1.01010cm3,NA ni4.0.1kg 的 Ge 单晶,掺有 3.210-9kg 的 Sb,设杂质全部电离,试求该材料的电阻率n=0.38m2/,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：V 0.1100018.8cm3;5.323.210910006.0251023/18.8 8.421014

20、cm3Sb 掺杂的浓度为：ND121.8查图 3-7 可知,室温下 Ge 的本征载流子浓度ni 21013cm3,属于过渡区5.500g的 Si 单晶,掺有 4.510-5g 的 B,设杂质全部电离,试求该材料的电阻率p=500cm2/,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：V 500 214.6cm3;2.334.51056.0251023/214.6 1.171016cm3B 掺杂的浓度为：NA10.8查表 3-2 或图 3-7 可知,室温下 Si 的本征载流子浓度约为ni1.01010cm3。因为NA ni,属于强电离区,p NA1.121

21、016cm36.设电子迁移率 0.1m2/,Si 的电导有效质量 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nqn知平均自由时间为mc7/15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 51022m-3施主后,求室温时样品的电导率和电阻。解：NA1.01022m31.01016cm3,查图 4-14b 可知,这个掺杂浓度下,Ge 的迁移率up为 1500 cm2/,又查图 3-7 可知,室温下 Ge 的本征载流子浓度ni 21

22、013cm3,NA ni,属强电离区,所以电导率为电阻为掺入 51022m-3施主后总的杂质总和Ni ND NA 6.01016cm3,查图 4-14b 可知,这个浓度下,Ge的迁移率un为 3000 cm2/,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：样品的电阻是多少？样品的电阻率应是多少？应该掺入浓度为多少的施主？V10100I0.1Rs1000.001 样品电阻率为1cml0.1解：样品电阻为R 查表 4-15b 知,室温下,电阻率1cm的 n 型 Si 掺杂的浓度应该为51015cm3。9.试从

23、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,迁移率单位 cm2/浓度1016cm-3温度-50OC+150OC8/151018cm-3-50OC+150OC电子空穴250080075060040020035010010.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ni 5.01014cm3,在这个浓度下,查图 4-13 可知道un 600cm2/(/(V s),up 400cm2/(/(V s)11.截面积为

24、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；室温时样品的电导率及流过样品的电流密度和电流强度。400K 时样品的电导率及流过样品的电流密度和电流强度。解：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 2000cm,则电导率为1/5104S/cm。电流密度为J E 5104103 0.5A/cm2电流强度为I Js 0.51035104A400K 时,查 图 4-13 可 知浓度为 1013cm-3的 p 型 Si 的迁移率约为up500cm2/(/(V s),则电导率为 pqup10131.602101

25、95008104S/cm电流密度为J E 8104103 0.8A/cm2电流强度为I Js 0.81038104A12.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-3N 型P 型N 型P 型N 型迁移率cm2/图 4-14电阻率13005001200420690P 型2401015101610174.812.50.521.50.090.269/15电阻率图 4-154.5140.541.60.0850.21硅的杂质浓度在1015-1017cm-3范围内

26、,室温下全部电离,属强电离区,n ND或p NA电阻率计算用到公式为11或nqunpqup13.掺有 1.11016硼原子 cm-3和 91015磷原子 cm-3的 S i 样品,试计算室温时多数载流子和少数载流子浓度及样品的电阻率。解：室温下,Si 的本征载流子浓度ni1.01010/cm3有效杂质浓度为：NA ND1.1101691015 21015/cm3区 ni,属强电离多数载流子浓度p NA ND 21015/cm3ni1102043少数载流子浓度n 510/cm15p0210总 的 杂 质 浓 度Ni NA ND 21016/cm3,查 图知,up多子 400cm2/V s,un少

27、子 1200cm2/V s电阻率为14.截面积 为 0.6cm2、长为1cm 的 n 型 GaAs 样品,设 un=8000 cm2/,n=1015cm-3,试求样品的电阻。解：11 0.78.cmnqun1.60210-1911015800024-14 a电阻为R l 0.781/0.6 1.3s 15.施主浓度分别为 1014和 1017cm-3的两个 Ge 样品,设杂质全部电离：分别计算室温时的电导率；若于两个 GaAs 样品,分别计算室温的电导率。解：查图 4-14b 知迁移率为施主浓度样品10/151014 cm-31017cm-3GeGaAsGe 材料,48008000300052

28、00浓度为 1014cm-3,nqun1.60210-19110144800 0.077S/cm浓度为 1017cm-3,nqun1.60210-19110173000 48.1S/cmGaAs 材料,浓度为 1014cm-3,nqun1.60210-19110148000 0.128S/cm浓度为 1017cm-3,nqun1.60210-19110175200 83.3S/cm16.分别计算掺有下列杂质的 Si,在室温时的载流子浓度、迁移率和电阻率：硼原子 31015cm-3;硼原子 1.31016cm-3+磷原子 1.01016cm-3磷原子 1.31016cm-3+硼原子 1.0101

29、6cm磷原子 31015cm-3+镓原子 11017cm-3+砷原子 11017cm-3。解：室温下,Si 的本征载流子浓度ni1.01010/cm3,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。硼原子 31015cm-3查图 4-14a 知,p 480cm2/V s硼原子 1.31016cm-3+磷原子 1.01016cm-3p NA ND(1.31.0)1016/cm3 31015/cm3,ni11020n 3.3104/cm315p310Ni NA ND 2.31016/cm3,查图 4-14a 知,p350cm2/V s2磷原子 1.31016cm-3

30、+硼原子 1.01016cmn ND NA(1.31.0)1016/cm3 31015/cm3,ni11020p 3.3104/cm315n310211/15Ni NA ND 2.31016/cm3,查图 4-14a 知,n1000cm2/V s磷原子 31015cm-3+镓原子 11017cm-3+砷原子 11017cm-3n ND1 NA ND2ni11020153 3.3104/cm3 310/cm,p 15n3102Ni NA ND1 ND2 2.031017/cm3,查图 4-14a 知,n 500cm2/V s17.证明当 unup且电子浓度 n=niupun,p niunup时,

31、材料的电导率最小,并求min的表达式。n解：pqup nquniqup nqunnnd 0 (i2up un)0 n niup/un,p niuu/up令dnn因此,n niup/un为最小点的取值22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:minmin 2qniuuup 21.602101911010 1450500 2.73107S/cmGe:minmin 2qniuuup 21.602101911010 38001800 8.38106S/cm18.InSB 的电子迁移率为 7.5m2/,空穴迁

32、移率为 0.075m2/,室温时本征载流子浓度为 1.61016cm-3,试分别计算本征电导率、电阻率和最小电导率、最大电导率。什么导电类型的材料电阻率可达最大。解：i qni(upun)1.60210191.61016(75000750)194.2S/cm借用 17 题结果当n niup/un,p niuu/up时,电阻率可达最大,这时n ni750/75000 p ni75000/750,这时为 P 型半导体。19.假设 Si 中电子的平均动能为 3k0T/2,试求室温时电子热运动的均方根速度。如将 S i 置于 10V/cm 的电场中,证明电子的平均漂移速度小于热运动速度,设电子迁移率为

33、15000cm2/.如仍设迁移率为上述数值,计算电场为 104V/cm12/15时的平均漂移速度,并与热运动速度作一比较,。这时电子的实际平均漂移速度和迁移率应为多少？20.试证 Ge的电导有效质量也为第五章习题第五章习题1.在一个 n 型半导体样品中,过剩空穴浓度为 1013cm-3,空穴的寿命为 100us。计算空穴的复合率。2.用强光照射 n 型样品,假定光被均匀地吸收,产生过剩载流子,产生率为,空穴寿命为。1 写出光照下过剩载流子所满足的方程；2 求出光照下达到稳定状态时的过载流子浓度。3.有一块 n 型硅样品,寿命是 1us,无光照时电阻率是 10cm。今用光照射该样品,光被半导体均

34、匀的吸收,电子-空穴对的产生率是 1022cm-3s-1,试计算光照下样品的电阻率,并求电导中少数在流子的贡献占多大比例？4.一块半导体材料的寿命=10us,光照在材料中会产生非平衡载流子,试求光照突然停止 20us 后,其中非平衡载流子将衰减到原来的百分之几？5.n 型硅中,掺杂浓度 ND=10 cm,光注入的非平衡载流子浓度n=p=10 cm。计算无光照和有光照的电导率。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。16-314-3EcEiEFEvEcEiEFnEvEFp光照前光照前光照后光照后13/157.掺施主 浓度 ND=1015cm-3

35、的 n 型硅,由于光的 照射产 生了非平衡 载流子En E k TlnFni0ni15n=p=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。8.在一块 p 型半导体中,有一种复合-产生中心,小注入时,被这些中心俘获的电子发射回导带的过程和它与空穴复合的过程具有相同的概率。试求这种复合-产生中心的能级位置,并说明它能否成为有效的复合中心？9.把一种复合中心杂质掺入本征硅内,如果它的能级位置在禁带中央,试证明小注入时的寿命=n+p。10.10.一块一块 n n 型硅内掺有型硅内掺有 10101616cmcm-3-3的金原子的金原子,试求它在小注入时的寿命。若一块试求

36、它在小注入时的寿命。若一块 p p型硅内也掺有型硅内也掺有 10101616cmcm-3-3的金原子的金原子,它在小注入时的寿命又是多少？它在小注入时的寿命又是多少？11.11.在下述条件下在下述条件下,是否有载流子的净复合或者净产生：是否有载流子的净复合或者净产生：1 1 在载流子完全耗尽即在载流子完全耗尽即 n,pn,p 都大大小于都大大小于 n ni i半导体区域。半导体区域。2 2 在只有少数载流子别耗尽例如在只有少数载流子别耗尽例如,p,pn npnnni0i012.12.在掺杂浓度在掺杂浓度 N ND D=10=101616cmcm-3-3,少数载流子寿命为少数载流子寿命为 10u

37、s10us 的的 n n 型硅中型硅中,如果由于外界如果由于外界作用作用,少数载流子全部被清除少数载流子全部被清除,那么在这种情况下那么在这种情况下,电子电子-空穴对的产生率是多空穴对的产生率是多大？大？E Et t=E=Ei i。13.13.室室 温温 下下,p,p型型 半半 导导 体体 中中 的的 电电 子子 寿寿 命命 为为 =350us,=350us,电电 子子 的的 迁迁 移移 率率u un n=3600cm=3600cm-2-2/V/s。试求电子的扩散长度。试求电子的扩散长度。14.14.设空穴浓度是线性分布设空穴浓度是线性分布,在在 3us3us 内浓度差为内浓度差为 10101

38、515cmcm-3-3,u,up p=400cm=400cm2 2/V/s。试计试计算空穴扩散电流密度。算空穴扩散电流密度。15.在电阻率为 1cm 的 p 型硅半导体区域中,掺金浓度 Nt=1015cm-3,由边界稳定注入的电子浓度n0=1010cm-3,试求边界 处电子扩散电流。16.一块电阻率为3cm的n型硅样品,空穴寿命p=5us,在其平面形的表面处有稳定的空穴注入,过剩浓度p=10 cm。计算从这个表面扩散进入半导体内部的空穴电流密度,以及在离表面多远处过剩空穴浓度等于 1012cm-3？17.光照 1cm 的 n 型硅样品,均匀产生非平衡载流子,电子-空穴对产生率为1017cm-3s-1。设样品的寿命为 10us,表面符合速度为 100cm/s。试计算：1 单位时间单位表面积在表面复合的空穴数。2 单位时间单位表面积在离表面三个扩散长度中体积内复合的空穴数。13-314/1518.一块掺杂施主浓度为 21016cm-3的硅片,在 920oC 下掺金到饱和浓度,然后经氧化等处理,最后此硅片的表面复合中心 1010cm-2。计算体寿命,扩散长度和表面复合速度。如果用光照射硅片并被样品均匀吸收,电子-空穴对的产生率是1017cm-3s-1,试求表面的空穴浓度以及流向表面的空穴流密度是多少？15/15