半導(dǎo)體物理2復(fù)習(xí)總結(jié)剖析

1、名詞解釋1 能帶晶體中， 電子的能量是不連續(xù)的， 在某些能量區(qū)間能級(jí)分布是準(zhǔn)連續(xù)的， 在某些區(qū)間沒有能 及分布。這些區(qū)間在能級(jí)圖中表現(xiàn)為帶狀，稱之為能帶。2有效質(zhì)量有效質(zhì)量是在描述晶體中載流子運(yùn)動(dòng)時(shí)引進(jìn)的物理量。 它概括了周期性勢(shì)場(chǎng)對(duì)載流子運(yùn) 動(dòng)的影響，從而使外場(chǎng)力與加速度的關(guān)系具有牛頓定律的形式。其大小由晶體自身的 E-k 關(guān)系決定。3 施主雜質(zhì) 某種雜質(zhì)取代半導(dǎo)體晶格原子后，在和周圍原子形成飽和鍵結(jié)構(gòu)時(shí)，若尚有一多余價(jià)電子， 且該電子受雜質(zhì)束縛很弱、 電離能很小， 所以該雜質(zhì)極易提供導(dǎo)電電子， 因此稱這種雜質(zhì)為 施主雜質(zhì)4 施主能級(jí)施主未電離時(shí)， 在飽和共價(jià)鍵外還有一個(gè)電子被施主雜質(zhì)所束縛

2、， 該束縛態(tài)所對(duì)應(yīng)的能級(jí)稱 為施主能級(jí)。5 受主能級(jí)受主雜質(zhì)電離后所接受的電子被束縛在原來(lái)的空狀態(tài)上， 該束縛態(tài)所對(duì)應(yīng)的能級(jí)稱為受主能 級(jí)。6 深雜質(zhì)能級(jí)一些非 IIIV 族雜質(zhì)在硅、鍺的禁帶中產(chǎn)生的施主能級(jí)距離導(dǎo)帶底較遠(yuǎn)，它們產(chǎn)生的受主能 級(jí)距離價(jià)帶頂也較遠(yuǎn)，通常稱這種能級(jí)為深能級(jí)，相應(yīng)的雜質(zhì)稱為深能級(jí)雜質(zhì)。7 直接復(fù)合 導(dǎo)帶中的電子不通過任何禁帶中的能級(jí)直接與價(jià)帶中的空穴發(fā)生的復(fù)合8 間接復(fù)合雜質(zhì)或缺陷可在禁帶中引入能級(jí)， 通過禁帶中能級(jí)發(fā)生的復(fù)合被稱作間接復(fù)合。 相應(yīng)的雜質(zhì) 或缺陷被稱為復(fù)合中心。9 俄歇復(fù)合載流子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷，發(fā)生電子-空穴復(fù)合時(shí)，把多余的能量付給另一個(gè)載流子，

3、使這個(gè)載流子被激發(fā)到能量更高的能級(jí)上去， 當(dāng)它重新躍遷回低能級(jí)時(shí)， 多余的能量常以聲 子形式放出，這種復(fù)合稱為俄歇復(fù)合。10擴(kuò)散由于濃度不均勻而導(dǎo)致的微觀粒子從高濃度處向低濃度處逐漸運(yùn)動(dòng)的過程。11. 空穴空穴是為處理價(jià)帶電子導(dǎo)電問題而引進(jìn)的概念。設(shè)想價(jià)帶中的每個(gè)空電子狀態(tài)帶有一個(gè)正的基本電荷，并賦予其與電子符號(hào)相反、大小相等的有效質(zhì)量，這樣就引進(jìn)了一個(gè)假想的 粒子，稱其為空穴。它引起的假想電流正好等于價(jià)帶中的電子電流。12. 過剩載流子在光注入、電注入、高能輻射注入等條件下，半導(dǎo)體材料中會(huì)產(chǎn)生高于熱平衡時(shí)濃度的電子和空穴，超過熱平衡濃度的電子 n=n-nO和空穴 p=p-pO稱為過剩載流子。

4、13. 準(zhǔn)費(fèi)米能級(jí)對(duì)于非平衡半導(dǎo)體，導(dǎo)帶和價(jià)帶間的電子躍遷失去了熱平衡。但就它們各自能帶內(nèi)部而言，由于能級(jí)非常密集、 躍遷非常頻繁，往往瞬間就會(huì)使其電子分布與相應(yīng)的熱平衡分布相 接近，因此可用局部的費(fèi)米分布來(lái)分別描述它們各自的電子分布。這樣就引進(jìn)了局部的非米能級(jí)，稱其為準(zhǔn)費(fèi)米能級(jí)。14. 費(fèi)米能級(jí)費(fèi)米能級(jí)不一定是系統(tǒng)中的一個(gè)真正的能級(jí)，它是費(fèi)米分布函數(shù)中的一個(gè)參量，具有能量的單位，所以被稱為費(fèi)米能級(jí)。 它標(biāo)志著系統(tǒng)的電子填充水平，其大小等于增加或減少一個(gè)電子系統(tǒng)自由能的變化量。15. 勢(shì)壘電容PN結(jié)上外加電壓的變化，導(dǎo)致勢(shì)壘去區(qū)的空間電荷數(shù)量隨外加電壓變化，這種電容效應(yīng)稱 為勢(shì)壘電容。在耗盡層

5、近似下，PN結(jié)反向偏壓下的勢(shì)壘電容可以等效為一個(gè)平行板電容器的電容。16. 擴(kuò)散電容正向偏壓下，PN結(jié)擴(kuò)散長(zhǎng)度內(nèi)形成非平衡空穴和電子的積累，當(dāng)偏壓變化時(shí)，擴(kuò)散區(qū)內(nèi)積 累的非平衡載流子發(fā)生改變，這種擴(kuò)散區(qū)的電荷數(shù)量隨外加電壓的變化所產(chǎn)生的電容效應(yīng)， 成為PN結(jié)的擴(kuò)散電容。17. 歐姆接觸歐姆接觸是指金屬和半導(dǎo)體之間形成的接觸電壓很小，基本不改變半導(dǎo)體器件特性的非整流接觸。18. 表面電場(chǎng)效應(yīng)在半導(dǎo)體 MIS結(jié)構(gòu)的柵極施加?xùn)艍汉?，半?dǎo)體表面的空間電荷區(qū)會(huì)隨之發(fā)生變化，通 過控制柵壓可使半導(dǎo)體表面呈現(xiàn)出不同的表面狀態(tài)，這種現(xiàn)象就是所謂的表面電場(chǎng)效應(yīng)。19. 理想PN結(jié)電流電壓方程及IV圖eqVA/k

6、T _20. 表面態(tài)它是由表面因素引起的電子狀態(tài)，這種表面因素通常是懸掛鍵、表面雜質(zhì)或缺陷，表面態(tài)在表面處的分布幾率最大。21. 表面電場(chǎng)效應(yīng)在半導(dǎo)體 MIS結(jié)構(gòu)的柵極施加?xùn)艍汉螅雽?dǎo)體表面的空間電荷區(qū)會(huì)隨之發(fā)生變化，通過控制柵壓可使半導(dǎo)體表面呈現(xiàn)出不同的表面狀態(tài)，這種現(xiàn)象就是所謂的表面電場(chǎng)效應(yīng)。22. 激子吸收在低溫時(shí)發(fā)現(xiàn)，某些晶體在本征吸收連續(xù)光譜區(qū)的低能側(cè)靠近吸收限附近存在一系列吸收線，并且對(duì)應(yīng)于這些吸收線不伴隨有光電導(dǎo)，這種吸收成為激子吸收。23. 自由載流子吸收當(dāng)入射光的波長(zhǎng)較長(zhǎng)， 不足以引起帶間躍遷或形成激子時(shí)， 半導(dǎo)體中仍然存在光吸收， 而且 吸收系數(shù)隨著波長(zhǎng)的增加而增加。 這種

7、吸收是自由載流子在同一能帶內(nèi)的躍遷引起的，稱為自由截流子吸收。24. 雜質(zhì)吸收雜質(zhì)可以在半導(dǎo)體的禁帶中引入雜質(zhì)能級(jí)，例如 Ge和Si中的III族和V族雜質(zhì)。占據(jù)雜質(zhì) 能級(jí)的電子或空穴的躍遷可以引起光吸收， 這種吸收稱為雜質(zhì)吸收，可以分為下面三種類型： 吸收光子可以引起中性施主上的電子從基態(tài)到激發(fā)態(tài)或?qū)У能S遷；中性受主上的空穴從基態(tài)到激發(fā)態(tài)或價(jià)帶的躍遷；電離受主到電離施主間的躍遷。25. 半導(dǎo)體發(fā)光處于激發(fā)態(tài)的電子可以向較低的能級(jí)躍遷，以光輻射的形式釋放出能量，也就是電子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷，伴隨著發(fā)射光子。就是半導(dǎo)體的發(fā)光現(xiàn)象。、選擇題)C GaN D GaAs1下列材料中，不是半導(dǎo)體材料是

8、（A AlSb B AlNi2 半導(dǎo)體 GaAs 晶體結(jié)構(gòu)是（）A 閃鋅礦 B 金剛石C 鉛鋅礦 D 氯化鈉3 施主雜質(zhì)電離后向半導(dǎo)體提供（）A 空穴 B 電子C 質(zhì)子 D 中子4 受主雜質(zhì)電離后向半導(dǎo)體提供（）A 空穴B 電子C 質(zhì)子 D 中子5 與半導(dǎo)體相比較，絕緣體的價(jià)帶電子激發(fā)到導(dǎo)帶所需的能量（）；A、比半導(dǎo)體的大，B、比半導(dǎo)體的小,C、 與半導(dǎo)體的相等。5 衡量電子填充能級(jí)水平的是（）A 施主能級(jí)B 費(fèi)米能級(jí)C 受主能級(jí) D 缺陷能級(jí)6 硅中非平衡載流子的復(fù)合主要依靠（A 直接復(fù)合B 間接復(fù)合）C 俄歇復(fù)合 D 直接和間接復(fù)合7 室溫下，半導(dǎo)體 Si 中摻有濃度為1.1杓15術(shù)7的硼

9、，則電子濃度約為（）。（已知：室溫下，ni 沁 1.5 xlQm-3)A 1014cm-315-310-35-3B1015cm-3C 1010cm-3D105cm-38 pn 結(jié)反偏狀態(tài)下，空間電荷層的寬度隨外加電壓數(shù)值增加而（）。A .展寬B.變窄C .不變半導(dǎo)體物理復(fù)習(xí)總結(jié) 第 4 頁(yè) 共 15 頁(yè)9 下列哪一項(xiàng)不屬于影響 PN 結(jié)電流電壓特性偏離理想方程的因素（ ）A .表面效應(yīng) B .勢(shì)壘區(qū)中的產(chǎn)生于復(fù)合C.大注入條件D.非平衡態(tài)10 半導(dǎo)體功函數(shù)是指（）A 導(dǎo)帶底電子變成真空中自由電子所需最低能量B 價(jià)帶頂電子變成真空中自由電子所需最低能量C 真空中自由電子最低能級(jí)與半導(dǎo)體本征費(fèi)米能

10、級(jí)之差D 真空中自由電子最低能級(jí)與半導(dǎo)體費(fèi)米能級(jí)之差11. 理想的金屬半導(dǎo)體接觸會(huì)形成不同效果，下列接觸形成阻擋層的是（）A n型半導(dǎo)體，WmWs B n型半導(dǎo)體，WmWs D p型半導(dǎo)體，Wm=Ws12. 下列器件不是利用半導(dǎo)體表面效應(yīng)制成的是（）A MOS 器件B 電荷耦合器件C 表面發(fā)光器件D 熱敏電阻13. 下列半導(dǎo)體材料中，哪個(gè)材料可以吸收 2 微米以上的紅外光（ ）A SiB GeC GaAs D InSb14. 如果雜質(zhì)既有施主的作用又有受主的作用，則這種雜質(zhì)稱為（ D ）。A.施主 B.受主 C.復(fù)合中心D兩性雜質(zhì)15. 同一種施主雜質(zhì)摻入甲、 乙兩種半導(dǎo)體，如果甲的相對(duì)介電常

11、數(shù) &是乙的3/4, mn*/mo值是乙的 2 倍，那么用類氫模型計(jì)算結(jié)果是（ D ）。A. 甲的施主雜質(zhì)電離能是乙的 8/3，弱束縛電子基態(tài)軌道半徑為乙的 3/4B.甲的施主雜質(zhì)電離能是乙的3/2，弱束縛電子基態(tài)軌道半徑為乙的32/9C.甲的施主雜質(zhì)電離能是乙的16/3，弱束縛電子基態(tài)軌道半徑為乙的8/3D.甲的施主雜質(zhì)電離能是乙的32/9，的弱束縛電子基態(tài)軌道半徑為乙的3/816. 一塊半導(dǎo)體壽命 t =15耳s光照在材料中會(huì)產(chǎn)生非平衡載流子，光照突然停止30 e后,其中非平衡載流子將衰減到原來(lái)的（ C ）。半導(dǎo)體物理復(fù)習(xí)總結(jié) 第 5 頁(yè) 共 15 頁(yè)D.1/22A.1/4 ;B.1/e

12、;C.1/e;17. 在室溫下，非簡(jiǎn)并 Si中電子擴(kuò)散系數(shù) Dn與Nd有如下圖 （C ）所示的最恰當(dāng)?shù)囊蕾囮P(guān)系：dNdD18.在純的半導(dǎo)體硅中摻入硼,在一定的溫度下，當(dāng)摻入的濃度增加時(shí),費(fèi)米能級(jí)向（A）移動(dòng)；當(dāng)摻雜濃度一定時(shí)，溫度從室溫逐步增加，費(fèi)米能級(jí)向（C ）移動(dòng)。A.Ev ; B.Ec ; C.Ei; D. Ef19. 對(duì)于大注入下的直接復(fù)合，非平衡載流子的壽命不再是個(gè)常數(shù)，它與（C ）。A.非平衡載流子濃度成正比；B.平衡載流子濃度成正比;C.非平衡載流子濃度成反比；D.平衡載流子濃度成反比。20. 雜質(zhì)半導(dǎo)體中的載流子輸運(yùn)過程的散射機(jī)構(gòu)中，當(dāng)溫度升高時(shí)，電離雜質(zhì)散射的概率和晶格振動(dòng)聲

13、子的散射概率的變化分別是（B ）。A.變大，變小 ；B.變小，變大；C.變小，變小；D.變大，變大。21. 在磷摻雜濃度為2 X1016cm-3的硅襯底（功函數(shù)約為 4.25eV）上要做出歐姆接觸，下面四種金屬最適合的是（A ）。A. In （W m=3.8eV） ； B. Cr （W m=4.6eV） ； C. Au （W m=4.8eV） ； D. Al （W m=4.2eV）。簡(jiǎn)答1. 雜質(zhì)對(duì)半導(dǎo)體造成的影響雜質(zhì)的出現(xiàn)，使得半導(dǎo)體中產(chǎn)生了局部的附加勢(shì)場(chǎng)，這使嚴(yán)格的周期性勢(shì)場(chǎng)遭到破壞。從能帶的角度來(lái)講，雜質(zhì)可導(dǎo)致導(dǎo)帶、價(jià)帶或禁帶中產(chǎn)生了原來(lái)沒有的能級(jí)2. 施主能級(jí)及其特征施主未電離時(shí)，在飽

14、和共價(jià)鍵外還有一個(gè)電子被施主雜質(zhì)所束縛，該束縛態(tài)所對(duì)應(yīng)的能級(jí)稱為施主能級(jí)。特征： 施主雜質(zhì)電離，導(dǎo)帶中出現(xiàn)施主提供的導(dǎo)電電子； 電子濃度大于空穴濃度，即np。3. 受主能級(jí)及其特征受主雜質(zhì)電離后所接受的電子被束縛在原來(lái)的空狀態(tài)上，該束縛態(tài)所對(duì)應(yīng)的能級(jí)稱為受主能級(jí)。特征： 受主雜質(zhì)電離，價(jià)帶中出現(xiàn)受主提供的導(dǎo)電空穴； 空穴濃度大于電子濃度，即p n。4. 深能級(jí)雜質(zhì)的特點(diǎn)和作用：（1）不容易電離，對(duì)載流子濃度影響不大（2）一般會(huì)產(chǎn)生多重能級(jí)，甚至既產(chǎn)生施主能級(jí)也產(chǎn)生受主能級(jí)。（3）能起到復(fù)合中心作用，使少數(shù)載流子壽命降低。（4）深能級(jí)雜質(zhì)電離后成為帶電中心，對(duì)載流子起散射作用， 使載流子遷移率減

15、少，導(dǎo)電性能下降。5. 以n型硅為例，簡(jiǎn)要說明遷移率與雜質(zhì)濃度和溫度的關(guān)系。雜質(zhì)濃度升高，散射增強(qiáng)，遷移率減小。低溫時(shí)，以電離雜質(zhì)散射為主。溫度升高散射 減弱，遷移率增大。隨著溫度的增加，晶格振動(dòng)散射逐漸增強(qiáng)最終成為主導(dǎo)因素。因此，遷 移率達(dá)到最大值后開始隨溫度升高而減小。6. 以n型半導(dǎo)體為例說明電阻率和溫度的關(guān)系。答：低溫時(shí)，溫度升高載流子濃度呈指數(shù)上升，且電離雜質(zhì)散射呈密函數(shù)下降，因此電阻率 隨溫度升高而下降；當(dāng)半導(dǎo)體處于強(qiáng)電離情況時(shí)，載流子濃度基本不變，晶格震動(dòng)散射逐漸23900cm /V S 和取代電離雜質(zhì)散射成為主要的散射機(jī)構(gòu)，因此電阻率隨溫度由下降逐漸變?yōu)樯仙桓邷貢r(shí)， 雖然晶格

16、震動(dòng)使電阻率升高，但半導(dǎo)體逐漸進(jìn)入本征狀態(tài)使電阻率隨溫度升高而迅速下降， 最終總體表現(xiàn)為下降。7. 300K時(shí)，Ge的本征電阻率為47cm電子和空穴遷移率分別為21900cm/V S,試求本征 Ge的載流子濃度。答：T=300K , p= 47Q cm 碼=3900cm2/V S,中=1900 cm2/V S1niq(%p)I13-347 1.602 109(3900 1900) 一2.29 Cm8. 畫出p型半導(dǎo)體形成的理想MIS結(jié)構(gòu)的C-V特性曲線，并說明高頻情況與低頻情況的差別。p型半導(dǎo)體形成的理想MIS結(jié)構(gòu)特性曲線的 C-V如下高頻和低頻情況的區(qū)別在于接近強(qiáng)反型時(shí)，低頻情況空間電荷層電

17、容迅速增加并趨近于無(wú)窮大，而高頻情況空間電荷稱電容則會(huì)保持在最小值上。前者是由于半導(dǎo)體表面處于強(qiáng)反型時(shí)，由于反型層中的電子濃度與表面勢(shì)呈指數(shù)關(guān)系，導(dǎo)致空間電荷層電容隨表面勢(shì)變化呈指數(shù)規(guī)律，即，Csexp（qVs/2koT）。而C/Co=1/（1+Co/Cs），所以C-V特性曲線在 VgVt后迅 速增加，最終趨近于 1。高頻時(shí)，由于沒有少子產(chǎn)生與復(fù)合的時(shí)間，應(yīng)此反型電子對(duì)電容沒有貢獻(xiàn)，只能通過空間電荷層的寬度變化來(lái)承擔(dān)表面勢(shì)的變化，所以Cs仍與空間電荷層寬度 Xd成反比。弱反型時(shí)，Xd隨表面勢(shì)而增加。當(dāng) VgVt后，開始進(jìn)入強(qiáng)反型，Xd很快趨于飽和，所以曲線保持 在最小值上。9. 半導(dǎo)體對(duì)光的吸

18、收有哪些？本征吸收，激子吸收，雜質(zhì)吸收，自由載流子吸收，晶格振動(dòng)吸收等。10. 如金屬和一 n型半導(dǎo)體形成金屬-半導(dǎo)體接觸， 請(qǐng)簡(jiǎn)述在什么條件下， 形成的哪兩種不 同電學(xué)特性的接觸，說明半導(dǎo)體表面的能帶情況，并畫出對(duì)應(yīng)的I-V曲線。（忽略表面態(tài)的影響）答：在金屬和n型半導(dǎo)體接觸時(shí)，如金屬的功函數(shù)為Wm,半導(dǎo)體的功函數(shù)為 Ws。當(dāng)Wm Ws時(shí)，在半導(dǎo)體表面形成阻擋層接觸，是個(gè)高阻區(qū)，能帶向上彎曲；（2分）當(dāng)Wm!圖2： Si遷移率與雜質(zhì)濃度的關(guān)系A(chǔ)乍邑務(wù)黑段舞舉1.設(shè)E Ef為1.5kT,分別用費(fèi)米分布函數(shù)和玻爾茲曼分布函數(shù)計(jì)算電子占據(jù)該能級(jí)的概率。解：費(fèi)米分布函數(shù)為f（E）1. e（E-EF）

19、/koT（2分）當(dāng) E EF 等于 1.5koT 時(shí)，f = 0.182（ 1 分）E -Ef玻耳茲曼分布函數(shù)為 fB（E）二e “T（ 2分）當(dāng) E EF 等于 1.5koT 時(shí)，f = 0.223（ 1 分）上述結(jié)果顯示在費(fèi)米能級(jí)附近費(fèi)米分布和玻耳茲曼分布有一定的差距。2.摻有1.1杓16 cm-3硼原子和9X1015 cm-3磷原子的Si樣品，試計(jì)算室溫時(shí)多數(shù)載流子和少 數(shù)載流子濃度及樣品的電阻率。解:對(duì)于硅材料：ND=91015cm-3； NA= 1.1 1016cm-3；（ 1 分）T = 300k 時(shí) ni=1.5 1010cm-3：（ 1 分）p。二 Na -Nd =2 1015

20、cm ；（ 2 分）n。niP0（1.5 10）20.2 1016-3cm= 1.125 105cm3計(jì)算（1）摻入Nd為1X1015個(gè)/cm3的施主硅，在室溫（300K）時(shí)的電子濃度 n和空穴濃度po分別為多少？（其中本征載流子濃度n i=2 X1010個(gè)/cm3。）no和po分別為多少?no和po又為多少?（2）如果在（1）中摻入Na=5 X1014個(gè)/cm3的受主，那么（3）如果在（1）中摻入Na=1 X015個(gè)/cm3的受主，那么1 解：（1）300K時(shí)可認(rèn)為施主雜質(zhì)全部電離。153n。二 N D =1 10 個(gè)/cmPoniHO1。2n0151 1O=4 1O5 個(gè)/cm3（1 分）

21、（1 分）（2）摻入了 NA=5X1014個(gè)/cm3的受主，那么同等數(shù)量的施主得到了補(bǔ)償。n0 二 Nd-Na=1 1O15 -5 1014=5 1O14個(gè)/cm3Po2nin。（2 x1O1（ f5 1O14=8 1O5 個(gè) /cm3（1 分）（1 分）（3）因?yàn)槭┲骱褪苤飨嗷ネ耆a(bǔ)償，雜質(zhì)的摻雜不起作用。因此該半導(dǎo)體可看作是本征（2 分）半導(dǎo)體（實(shí)際上不是）。貝n0 = pO = nj = 2 1010 個(gè)/cm34. 室溫下，在本征硅單晶中摻入濃度為1O15cm-3的雜質(zhì)硼后，再在其中摻入濃度為3X1O15cm-3的雜質(zhì)磷。試求：（1）載流子濃度和電導(dǎo)率。（2）費(fèi)米能級(jí)的位置。（注：電離

22、雜質(zhì)濃度分別為1015cm-3、3X1015cm-3、4X1015cm-3時(shí)，電子遷移率分別為2 21300、1130和1000cm /V.s,空穴遷移率分別為 500、445和400cm /V.s；在300K的溫度下，k0T =0.026eV , NO.O 1019cm； , NV =0.0 1019cm” , ni =1.5 1010cm）答：室溫下，該半導(dǎo)體處于強(qiáng)電離區(qū)，則多子濃度n。=（3-1） 1015 二 2 1015cm“（ 2 分）少子濃度p0 =口2/n0 =1.125 105cm” ;（ 2 分）電導(dǎo)率二二 q%no =1.6 1049 1000 2 1015 = 0.32

23、/cm（ 2 分）EF _E（2）根據(jù) n0 =n i expL（ 2 分）1018cm3,試求鍺的載流子有效質(zhì)量 mn*和 mp*。計(jì)算 77k 時(shí)的 Nc 和 Nv。已知 300k 時(shí)，Eg = 0.67eV77k 時(shí) Eg = 0.76eV。 求這兩個(gè)溫度時(shí)鍺的本征載流子濃度。解室溫下，T=300k （27C） 對(duì)于鍺：Nc = 1.05 1019cm 根據(jù)（3- 18）式：3Nc/g 呼0T)h3h2(2Nc)32)kT19234、2 # 1 .05 10、(6.625 10)2()32= 5.0968 O,1 Kg2 3.14 1.38 10300根據(jù)（3-23）式:h32h2(圳2

24、 :18 2(6.625 10-34 )2(527 斗f3.39173 10KgkT2 3.14 1.38 1030077k時(shí)的Nc和Nv:NoNc3*o2(2二 mnk0)2h3T-32(2二 m；k0T)2T 3=（T）2；Nc 珂；）2肌=（77-)21.05 1019 = 1.365 1019h3同理:N； =(T )2 Nv =( 77 )25.7 1018 =7.41 1017( 1 分)T300300k 時(shí)的 ni：1nj =(NcNv)2 exp(-) =(1.05 1019 5.7 1018)expG-0.671.96 1013 2k0T0.05277k時(shí)的ni:1ni -(

25、NcNv)2 exp(-= (1.05 1019 5.7 1018)exp(0.76 1.6 10-192 1.38 10 公 77)=1.094 10”n。niP0(1.5 “10)20.2 10165_3= 1.125 105cm7.計(jì)算含有施主雜質(zhì)濃度Nd= 9X1015cm-3及受主雜質(zhì)濃度為1.1 1016cm-3的硅在300k時(shí)的電子和空穴濃度以及費(fèi)米能級(jí)的位置。解對(duì)于硅材料：Nd=9X1015cm-3； Na = 1.1 1016cm-3； T = 300k 時(shí)山=1.5 M010cm-3P0 二 Na - Nd =2 1015cm ；（2分）E - EP=Na-Nd且 p。二

26、Nv exp(rF)( 2 分)K0TNa -NdNvp(Ev&kT Ef二 Ev - k0T InNa -NdNv二 Ev -0.026ln0.21016191.1 10(eV)=Ev _0.224eV8. 試計(jì)算本征 Si在室溫時(shí)的電導(dǎo)率，設(shè)電子和空穴遷移率分別為1350cm2/V S和2500cm /V S。當(dāng)摻入百萬(wàn)分之一的As后，設(shè)雜質(zhì)全部電離，試計(jì)算其電導(dǎo)率。比本征Si的電導(dǎo)率增大了多少倍？2 2解T=300K, ,1350cm /V S,500 cm /V S -niq Jp1.5 1010 1.602 10_19 （1350 500） = 4.45 10_ 6s/cm（2分）摻入 As 濃度為 Nd = 5.00 1022X10-6 = 5.00 XI016cm-3（ 1 分）雜質(zhì)全部電離，NDn2，查圖4 14可查此時(shí)pn = 900cm2/v S （ 2分）二2