半導體物理考試復習題

1、第一章 半導體的電子狀態(tài)1設(shè)晶格常數(shù)為a的一維晶格，導帶極小值附近能量Ec(k)和價帶極大值附近能量EV(k)分別為： Ec=（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;（4）價帶頂電子躍遷到導帶底時準動量的變化解：（1） 2. 晶格常數(shù)為0.25nm的一維晶格，當外加102V/m，107 V/m的電場時，試分別計算電子自能帶底運動到能帶頂所需的時間。解：根據(jù)： 得第二章 半導體中的雜質(zhì)和缺陷能級7. 銻化銦的禁帶寬度Eg=0.18eV，相對介電常數(shù)er=17，電子的有效質(zhì)量 =0.015m0, m0為電子的慣性質(zhì)量，求施主雜質(zhì)的電離能，施主的弱束縛電子基態(tài)軌道半徑

2、。8.磷化鎵的禁帶寬度Eg=2.26eV，相對介電常數(shù)er=11.1，空穴的有效質(zhì)量m*p=0.86m0,m0為電子的慣性質(zhì)量，求受主雜質(zhì)電離能；受主束縛的空穴的基態(tài)軌道半徑。第三章 半導體中載流子的統(tǒng)計分布1. 計算能量在E=Ec到 之間單位體積中的量子態(tài)數(shù)。解6. 計算硅在-78 oC，27 oC，300 oC時的本征費米能級，假定它在禁帶中間合理嗎？7. 在室溫下，鍺的有效態(tài)密度Nc=1.05´1019cm-3，NV=3.9´1018cm-3，試求鍺的載流子有效質(zhì)量m*n m*p。計算77K時的NC 和NV。 已知300K時，Eg=0.67eV。77k時Eg=0.76

3、eV。求這兩個溫度時鍺的本征載流子濃度。77K時，鍺的電子濃度為1017cm-3 ，假定受主濃度為零，而Ec-ED=0.01eV，求鍺中施主濃度ED為多少？10.以施主雜質(zhì)電離90%作為強電離的標準，求摻砷的n型鍺在300K時，以雜質(zhì)電離為主的飽和區(qū)摻雜質(zhì)的濃度范圍。 第四章 半導體的導電性2. 試計算本征Si在室溫時的電導率，設(shè)電子和空穴遷移率分別為1350cm2/( V.S)和500cm2/( V.S)。當摻入百萬分之一的As后，設(shè)雜質(zhì)全部電離，試計算其電導率。比本征Si的電導率增大了多少倍？解：300K時，查表3-2或圖3-7可知，室溫下Si的本征載流子濃度約為。金鋼石結(jié)構(gòu)一個原胞內(nèi)的等

4、效原子個數(shù)為個，查看附錄B知Si的晶格常數(shù)為0.543102nm，則其原子密度為。摻入百萬分之一的As,雜質(zhì)的濃度為，雜質(zhì)全部電離后，這種情況下，查圖4-14（a）可知其多子的遷移率為800 cm2/( V.S)比本征情況下增大了倍16. 分別計算摻有下列雜質(zhì)的Si，在室溫時的載流子濃度、遷移率和電阻率： 硼原子3´1015cm-3; 硼原子1.3´1016cm-3+磷原子1.0´1016cm-3 磷原子1.3´1016cm-3+硼原子1.0´1016cm 磷原子3´1015cm-3+鎵原子1´1017cm-3+砷原子1&#

5、180;1017cm-3。解：室溫下,Si本征載流子濃度，硅的雜質(zhì)濃度在1015-1017cm-3范圍內(nèi)，室溫下全部電離，屬強電離區(qū)。硼原子3´1015cm-3 查圖4-14（a）知，硼原子1.3´1016cm-3+磷原子1.0´1016cm-3 ,，查圖4-14（a）知，磷原子1.3´1016cm-3+硼原子1.0´1016cm ,，查圖4-14（a）知，磷原子3´1015cm-3+鎵原子1´1017cm-3+砷原子1´1017cm-3 ,，查圖4-14（a）知，17. 證明當un¹up且電子濃度n=n

6、i時，材料的電導率最小，并求smin的表達式。解：令因此，為最小點的取值試求300K時Ge 和Si樣品的最小電導率的數(shù)值，并和本征電導率相比較。查表4-1，可知室溫下硅和鍺較純樣品的遷移率Si: Ge: 第五章 非平衡載流子2. 用強光照射n型樣品，假定光被均勻地吸收，產(chǎn)生過剩載流子，產(chǎn)生率為,空穴壽命為t。 （1）寫出光照下過剩載流子所滿足的方程； （2）求出光照下達到穩(wěn)定狀態(tài)時的過載流子濃度。7. 摻施主濃度ND=1015cm-3的n型硅，由于光的照射產(chǎn)生了非平衡載流子Dn=Dp=1014cm-3。試計算這種情況下的準費米能級位置，并和原來的費米能級作比較。14. 設(shè)空穴濃度是線性分布，在3us內(nèi)濃度差為1015cm-3,up=400cm2/(V·s)。試計算空穴擴散電流密度。17. 光照1W·cm的n型硅樣品，均勻產(chǎn)生非平衡載流子，電子-空穴對產(chǎn)生率為1017c