微電子器件基礎(chǔ)第五章習(xí)題解答課件

1、第五章 非平衡載流子,1,解,2,空穴在半導(dǎo)體內(nèi)均勻產(chǎn)生，其產(chǎn)生率,解,由空穴連續(xù)性方程,由于雜質(zhì)均勻分布、體內(nèi)沒有電場、非平衡載流子均勻產(chǎn)生，所以,得到非平衡空穴所滿足的方程,達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時的非平衡空穴濃度,光照下，產(chǎn)生和復(fù)合達(dá)到穩(wěn)定時,3,解,半導(dǎo)體內(nèi)光生非平衡空穴濃度,光照下，半導(dǎo)體的電導(dǎo)率,光照下，半導(dǎo)體電阻率,光照下，電導(dǎo)中少數(shù)載流子（空穴）貢獻(xiàn)的比例,4,解,光照停止后的非平衡空穴濃度,0,t,停止20微秒后,5,解,無光照的電導(dǎo)率,有光照的電導(dǎo)率,光照下，半導(dǎo)體處于非平衡態(tài)，其偏離程度由電子準(zhǔn)費(fèi)米能級、空穴準(zhǔn)費(fèi)米能級描述,小注入時，空穴準(zhǔn)費(fèi)米能級比平衡費(fèi)米能級更靠近價帶頂，但偏離

2、小。電子準(zhǔn)費(fèi)米能級比平衡費(fèi)米能級更靠近導(dǎo)帶底，且偏離大,6,光照前,光照后,7,沒有光照時，半導(dǎo)體的平衡費(fèi)米能級位置,解,光照小注入下，導(dǎo)帶電子濃度,小注入下，電子準(zhǔn)費(fèi)米能級位置,小注入下，價帶空穴濃度,小注入下，空穴準(zhǔn)費(fèi)米能級,8,解：從題意知，P型半導(dǎo)體，小注入下，復(fù)合中心的電子產(chǎn)生率等于空穴捕獲率,電子產(chǎn)生率,空穴俘獲率,對于一般的復(fù)合中心,因?yàn)榘雽?dǎo)體本征費(fèi)米能級,對一般摻雜濃度的P型半導(dǎo)體，其平衡費(fèi)米能級遠(yuǎn)在禁帶中央能級以下。從上式中得出復(fù)合中心能級遠(yuǎn)在本征費(fèi)米能級以上（離導(dǎo)帶底很近，離本征費(fèi)米能級很遠(yuǎn)），因而它不是有效復(fù)合中心,所以,9,本征半導(dǎo)體，小注入,證明,非平衡載流子壽命,1

3、0,小注入時，N型半導(dǎo)體非平衡少子空穴的壽命主要由金復(fù)合中心決定,在N型硅中，金的受主能級起作用，金負(fù)離子對空穴的俘獲系數(shù),解：根據(jù)PP158給出數(shù)據(jù),在P型硅中，金的施主能級起作用，金正離子對電子的俘獲系數(shù),小注入時，P型半導(dǎo)體非平衡少子電子的壽命主要由金復(fù)合中心決定,11,解：根據(jù)單一復(fù)合中心得到的間接復(fù)合的凈復(fù)合率公式,凈復(fù)合,凈產(chǎn)生,在載流子完全耗盡的半導(dǎo)體區(qū)域,在只有少數(shù)載流子被耗盡的半導(dǎo)體區(qū)域，如對于N型半導(dǎo)體,凈產(chǎn)生,在 的半導(dǎo)體區(qū)域,12,解：因?yàn)樯僮涌昭ǖ臐舛?所以,達(dá)到穩(wěn)態(tài)時，少子產(chǎn)生率,13,解：由愛因斯坦關(guān)系式，得到電子擴(kuò)散系數(shù),電子擴(kuò)散長度,14,解：由愛因斯坦關(guān)系式

4、，得到空穴擴(kuò)散系數(shù),空穴擴(kuò)散濃度梯度,空穴擴(kuò)散電流密度,15,解：由電阻率查表PP124圖4-15（b），得到半導(dǎo)體平衡多子濃度,邊界處電子擴(kuò)散電流密度,非平衡少子壽命,平衡少子濃度,非平衡少子分布（半導(dǎo)體無限厚,16,解：由電阻率查表，得平衡多子（電子）濃度和少子（空穴）遷移率,平衡少子濃度,從表面處向半導(dǎo)體內(nèi)擴(kuò)散的少子空穴擴(kuò)散電流密度,非平衡少子在半導(dǎo)體內(nèi)的分布（半導(dǎo)體無限厚,半導(dǎo)體內(nèi)非平衡空穴濃度等于 對應(yīng)的位置,17,解,穩(wěn)態(tài)下，根據(jù)（5-162）空穴濃度分布,得到在半導(dǎo)體表面處空穴濃度,由于 ，查圖4-15（b)，得到,查圖4-14 得到空穴遷移率 ，空穴擴(kuò)散長度,1、單位時間、單位表面積的表面復(fù)合空穴數(shù),得到單位時間、單位表面積在離表面三個擴(kuò)散長度體積內(nèi)復(fù)合的空穴數(shù),2、由下式,得到,18,由氧化（溫度1180） 后表面復(fù)合中心濃度 ，得到金復(fù)合中心在硅片中的均勻分布濃度,解,1、硅片內(nèi)少子空穴的壽命,由教材PP158第6行給出的數(shù)據(jù),得到,硅片中總雜質(zhì)濃度,查表4-14，得到少子空穴的遷移率,硅片