非熱平衡狀態(tài)下的半導(dǎo)體資料

1、第 3 章 非熱平衡狀態(tài)下的半導(dǎo)體1、對(duì)硼濃度為 NA=51016cm-3的 Si樣品，室溫下一恒定光源在其中均勻地產(chǎn)生密度為1015cm-3、壽命為 5s的額外載流子。請(qǐng)問(wèn)： (a)此 Si 樣品的少子是什么導(dǎo)電類型？ (b)光 照關(guān)閉后 10s時(shí)少子密度還有多少？解：(a)此樣品的少子導(dǎo)電類型是 n 型。(b)已知光照停止后額外載流子密度的衰減規(guī)律為n(t) ne t/將 n 1015cm-3，5 s ， t 10 s 代入公式可得n(t) net/1015 e 105 1.35 1014(cm 3)因此剩余的少子濃度為 1015 1.35 1014 8.65 1014(cm 3 )2、接

2、上題， 若該樣品光照前 (t0 處電子的濃度和空穴的濃度。解：由于 n n0 錯(cuò)誤！未找到引用源。對(duì)于 n 型半導(dǎo)體，小注入條件下1rn0所以是小注入111 17 10 6 s10 11 1017如果硅棒足夠厚，非平衡載流子所遵循的擴(kuò)散方程為xxp(x) ( p) 0 exp( L ); n(x) ( n)0 exp( L )LpLn其中 Lp Dp 10 10 6 3.2 10 3cm;LnDn25 10 6 5 10 3cm所以 x0 處空穴的濃度為：p(x) p0 p(x) 1017 1015 exp(所以 x0 處電子的濃度為：x3.2 10 3)cm 3如果硅棒厚度一定為3 15n(

3、x) n0 n(x) 103 1015 exp(x5 10)cm 3W 時(shí)，非平衡載流子所遵循的擴(kuò)散方程為xxWx ); n(x) ( n)0 exp(1 Wx )p(x) ( p)0 exp(1所以 x0 處空穴的濃度為：17 15 x 3p(x) p0p(x) 1017 1015exp(1 Wx )cm 3所以 x0 處電子的濃度為：3 15 x 3n(x) n0n(x) 103 1015 exp(1)cm 3W11、一塊施主濃度為 2 1016 cm-3 的硅片，含均勻分布的金，濃度為3 1015 cm-3，表面復(fù)合 中心密度為 1010cm-2，已知硅中金的 rp=1.15 10-7c

4、m3/s ，表 面復(fù)合中心 的 rS=2 10-6cm3/s，求：( a)小注入條件下的少子壽命、擴(kuò)散長(zhǎng)度和表面復(fù)合速度；b)在產(chǎn)生率 G=1017/s.cm3 的均勻光照下的表面空穴密度和表面空穴流密度。解： a) 小注入條件下的少子壽命1rpNt1 7 15 8.7 10 9 s由總雜質(zhì)濃度Ni ND NT2 1016 1015 2.1 1016 cm 3 查圖知該硅片中少數(shù)載流子的遷移率 p3500cm3 /V s ，因而擴(kuò)散系數(shù)1.15 10 7 1015kT 1 2DP kqT p 410 500 12.5 cm2/s擴(kuò)散長(zhǎng)度LpDp p12.5 8.7 10 9 3.3 10 4

5、cm表面復(fù)合速度： Sp rpNstSp pp(x) p0 pgp1 Lp Sp p exLLp7 10 31.15 10 7 1010 1.15 103 cm/ s2)按式 (5-162) ，均勻光照下考慮表面復(fù)合的空穴密度分布因而表面( x=0 )處的空穴密度p(0) p0pgp1Sp pLp Sp p式中 p0=ni2/n0，考慮到金在 n 型 Si 中起受主作用， n0=NDNT=1.9 1016 /cm3，故pni2p0 1.9 101610 2161.9 1016(1.15 1010)2 1.18 104cm 3代入數(shù)據(jù)得表面空穴密度p(0) 1.18 104 8.7 10 9 1

6、017 (1 1.154 103 8.73 10 9 9)2.76 10 4 1.15 103 8.7 10 9838.4 108cm 3因?yàn)?p0 1.38e-4 cm 75% 不被吸收時(shí)為 d 2.88e-5 cm20、考慮用光子能量 hv=1.9eV 的光入射一個(gè) p=10ns 的 n 型砷化鎵樣品。 (a) 希望表面附近 的穩(wěn)態(tài)額外載流子密度 p=1015cm-3，計(jì)算所需的入射功率密度 (不計(jì)表面效應(yīng)和表面反 射 )。(b) 在表面以下什么位置， 產(chǎn)生率下降到表面處的 20%。(吸收系數(shù)可參考圖 3-13 )。解： (a)能量為 hv=1.9eV 的光子的波長(zhǎng)為 錯(cuò)誤！未找到引用源。 0.65m，查表可知，此 時(shí)的吸收系數(shù) 錯(cuò)誤！