半導(dǎo)體物理學(xué)-(第七版)-習(xí)題答案

1、37（P81）在室溫下，鍺的有效狀態(tài)密度Nc1.05×1019cm3，Nv5.7×1018cm3，試求鍺的載流子有效質(zhì)量mn*和mp*。計算77k時的Nc和Nv。已知300k時，Eg0.67eV。77k時Eg0.76eV。求這兩個溫度時鍺的本征載流子濃度。77k，鍺的電子濃度為1017cm3，假定濃度為零，而EcED0.01eV,求鍺中施主濃度ND為多少？解 室溫下，T=300k（27）,k0=1.380×10-23J/K，h=6.625×10-34J·S，對于鍺：Nc1.05×1019cm3，Nv=5.7×1018cm3：

2、求300k時的Nc和Nv：根據(jù)（318）式：根據(jù)（323）式：求77k時的Nc和Nv：同理：求300k時的ni：求77k時的ni：77k時，由（346）式得到：EcED0.01eV0.01×1.6×10-19；T77k；k01.38×10-23；n01017；Nc1.365×1019cm-3； 畢38（P82）利用題7所給的Nc和Nv數(shù)值及Eg0.67eV，求溫度為300k和500k時，含施主濃度ND5×1015cm-3，受主濃度NA2×109cm-3的鍺中電子及空穴濃度為多少？解1) T300k時，對于鍺：ND5×1015

3、cm-3，NA2×109cm-3：；2）T300k時：；查圖3-7(P61)可得：，屬于過渡區(qū)，；。（此題中，也可以用另外的方法得到ni：求得ni）畢311（P82）若鍺中雜質(zhì)電離能ED0.01eV，施主雜質(zhì)濃度分別為ND1014cm-3及1017cm-3，計算(1)99%電離，(2)90%電離，(3)50%電離時溫度各為多少？解未電離雜質(zhì)占的百分比為：；求得：；(1) ND=1014cm-3，99%電離，即D_=1-99%=0.01即：將ND=1017cm-3，D_=0.01代入得：即：(2) 90%時，D_=0.1 即：ND=1017cm-3得：即：；(3) 50電離不能再用上式

4、即：即：取對數(shù)后得：整理得下式： 即：當(dāng)ND1014cm-3時，得當(dāng)ND1017cm-3時此對數(shù)方程可用圖解法或迭代法解出。畢314（P82）計算含有施主雜質(zhì)濃度ND9×1015cm-3及受主雜質(zhì)濃度為1.1×1016cm-3的硅在300k時的電子和空穴濃度以及費(fèi)米能級的位置。解對于硅材料：ND=9×1015cm-3；NA1.1×1016cm-3；T300k時 ni=1.5×1010cm-3：；且 畢318（P82）摻磷的n型硅，已知磷的電離能為0.04eV，求室溫下雜質(zhì)一般電離時費(fèi)米能級的位置和磷的濃度。解n型硅，ED0.044eV，依題意得

5、： 畢319（P82）求室溫下?lián)戒R的n型硅，使EF(ECED)/2時的銻的濃度。已知銻的電離能為0.039eV。解由可知，EF>ED，EF標(biāo)志電子的填充水平，故ED上幾乎全被電子占據(jù)，又在室溫下，故此n型Si應(yīng)為高摻雜，而且已經(jīng)簡并了。即 ；故此n型Si應(yīng)為弱簡并情況。其中 畢320（P82）制造晶體管一般是在高雜質(zhì)濃度的n型襯底上外延一層n型的外延層，再在外延層中擴(kuò)散硼、磷而成。設(shè)n型硅單晶襯底是摻銻的，銻的電離能為0.039eV，300k時的EF位于導(dǎo)帶底下面0.026eV處，計算銻的濃度和導(dǎo)帶中電子濃度。解 根據(jù)第19題討論，此時Ti為高摻雜，未完全電離：，即此時為弱簡并其中 畢4

6、1（P113）300K時，Ge的本征電阻率為47·cm，如電子和空穴遷移率分別為3900cm2/V·S和1900cm2/V·S，試求本征Ge的載流子濃度。解T=300K，47·cm，n3900cm2/V·S，p1900 cm2/V·S畢42（P113）試計算本征Si在室溫時的電導(dǎo)率，設(shè)電子和空穴遷移率分別為1350cm2/V·S和500cm2/V·S。當(dāng)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(dǎo)率。比本征Si的電導(dǎo)率增大了多少倍？解T=300K,，n1350cm2/V·S，p500 cm2/V&

7、#183;S摻入As濃度為ND5.00×1022×10-65.00×1016cm-3雜質(zhì)全部電離，查P89頁，圖414可查此時n900cm2/V·S 畢413（P114）摻有1.1×1016 cm-3硼原子和9×1015 cm-3磷原子的Si樣品，試計算室溫時多數(shù)載流子和少數(shù)載流子濃度及樣品的電阻率。解NA1.1×1016 cm-3，ND9×1015 cm-3可查圖415得到·cm（根據(jù)，查圖414得，然后計算可得。）畢415（P114）施主濃度分別為1013和1017cm-3的兩個Si樣品，設(shè)雜質(zhì)全部電

8、離，分別計算：室溫時的電導(dǎo)率。解n11013 cm-3，T300K，n21017cm-3時，查圖可得 畢55（P144）n型硅中，摻雜濃度ND1016cm-3，光注入的非平衡載流子濃度np1014cm-3。計算無光照和有光照時的電導(dǎo)率。解n-Si，ND1016cm-3，np1014cm-3，查表414得到：無光照：np<<ND，為小注入：有光照：畢57（P144）摻施主雜質(zhì)的ND1015cm-3n型硅，由于光的照射產(chǎn)生了非平衡載流子np1014cm-3。試計算這種情況下準(zhǔn)費(fèi)米能級的位置，并和原來的費(fèi)米能級做比較。解n-Si，ND1015cm-3，np1014cm-3，光照后的半導(dǎo)體處于非平衡狀態(tài)：室溫下，EgSi1.12eV；比較：由于光照的影響，非平衡多子的準(zhǔn)費(fèi)米能級與原來的費(fèi)米能級相比較偏離不多，而非平衡少子的費(fèi)米能級與原來的費(fèi)米能級相比較偏離很大。畢516（P145）一塊電阻率為3