半導(dǎo)體器件原理簡(jiǎn)明教程習(xí)題標(biāo)準(zhǔn)傅興華

|體|體件原、簡(jiǎn)【IV教▼習(xí)標(biāo)■準(zhǔn)傅/興華11/9半導(dǎo)體器件原理簡(jiǎn)潔教程習(xí)題答案傅興華1.1簡(jiǎn)述單晶、多晶、非晶體資料構(gòu)造的根本特色解整塊固體資猜中原子或分子的擺列體現(xiàn)嚴(yán)格一致周期性的稱為單晶資料。原子或分子的擺列只在小范圍體現(xiàn)周期性而在大范圍不具備周期性的是多晶資料。原子或分子沒(méi)有任何周期性的是非晶體資料.1.6什么是有效質(zhì)量，依據(jù)E(k)平面上的的能帶圖定性判斷硅錯(cuò)和砷化鎵導(dǎo)帶電子的遷徙率的相對(duì)大小.解有效質(zhì)量指的是對(duì)加快度的阻力.丄二丄匚達(dá)m*h_=k由能帶圖可知，Ge與Si為間接帶隙半導(dǎo)體,Si的Eg比Ge的Rg大，所以,LQe>'」si?GaAs為GaAs>Ge>Si,GaAs>Ge>Si,資料1的禁帶寬度為l.leV,資料2,哪一種半導(dǎo)體資料更適假定兩種半導(dǎo)體除禁帶寬度之外的其余性質(zhì)同樣的禁帶寬度為3.0eV，計(jì)算兩種半導(dǎo)體資料的本征載流子濃度比值dndpEg)exp(~dndpEg)exp(~_X15解本征載流子濃度：比-4.8210(mm02-兩種半導(dǎo)體除禁帶之外的其余性質(zhì)同樣niexp^Lexp(—廠niexp^Lexp(—廠n2exp(喜.0)kTkT―>0.-5：,n2在高溫環(huán)境下k]口2更適合在300K下硅中電子濃度在300K下硅中電子濃度n0二2，103cm3,計(jì)算硅中空穴濃度Po,畫出半導(dǎo)體能帶圖，判斷該半導(dǎo)體是n型仍是p型半導(dǎo)體.n0p0n0p0二ni2rp0二七二解n0__2二21031017cm-3P0-n^是p型半導(dǎo)體TOC\o"1-5"\h\z-n1.16硅中受主雜質(zhì)濃度為1017cm3,計(jì)算在300K下的載流子濃度0和p0,計(jì)算費(fèi)M能級(jí)相關(guān)于本征費(fèi)M能級(jí)的地點(diǎn),畫出能帶圖.二二-二n二-解p°NA1017cm3n°p°niT=300Kfi1.51010cm32i2P0Epfp二KTlnL_o)=一.％二七二2.25103cm3…i2P0Epfp二KTlnL_o)=ln(1017)乂10ni10ni1.27砷化鎵中施主雜質(zhì)濃度為IO】6cm^，分別計(jì)算T=300K、400K的電阻率和電導(dǎo)率。T二300K二比二2?106cm-3解n0二N°=1016cm3T=400K=片二n。p。二比2=p°二nn0電導(dǎo)率二二qn0Jn?qp°jp，電阻率:?二<T1.40半導(dǎo)體中載流子濃度n°二1014cm弓，本征載流子濃度叫二電導(dǎo)率二二qn0Jn?qp°jp，電阻率:?二<T1.40半導(dǎo)體中載流子濃度n°二1014cm弓，本征載流子濃度叫二1010cm弓,非均衡空穴濃度卬二1013cm^,非均衡空穴的壽命口。二10吒s,計(jì)算電子-空穴的復(fù)合率，計(jì)算載流子的費(fèi)M能級(jí)和準(zhǔn)費(fèi)M能級(jí).解因?yàn)槭莕型半導(dǎo)體1口0二0CpNtR工。N創(chuàng)呂=1019cmT%EnpEp、Fn_Ej二kTIn(亠)Fp二kTln(?！竝)niniFp2.2有兩個(gè)pn結(jié)，此中一個(gè)結(jié)的雜質(zhì)濃度nd二51015cm3,na二5'1017cm乜，另一個(gè)結(jié)的雜質(zhì)濃度Nd二51017cm-3,NA51019cm3,在室溫全電離近似下分別求它們的接觸電勢(shì)差,并解說(shuō)為何雜質(zhì)濃度不一樣接觸電勢(shì)差的大小也不一樣)_kTNAND可知Vd與Na和N°相關(guān),所以雜質(zhì)濃度不一樣接觸電解接觸電勢(shì)差Vdln(2勢(shì)q斗差也不一樣.2?5硅pn結(jié)Nd51016cm3,NA1017cm3，分別畫出正偏0.5V、反偏1V時(shí)的能帶圖.=二=x一解vdT300Kn{1.51010cm3x—x二kTln(AJ1.381023300ln510161061017106=8?02102V10191010)2q(VDV)~1019正偏：qV.1019q(VDq(VD二Vr)反偏：丫丁qvr-1.728101910192.12硅pn結(jié)的雜質(zhì)濃度分別為Nd31017cm3,NA11015cm3,n區(qū)和p區(qū)的寬度大|體|體件原、簡(jiǎn)【IV教▼習(xí)標(biāo)■準(zhǔn)傅/興華#/95?4分別繪出鈦Ti與n型硅和p型硅理想接觸的能帶圖。假如是整流接觸，設(shè)硅襯底，分別計(jì)算肖特基勢(shì)壘高度；B0、半導(dǎo)體側(cè)的接觸電勢(shì)差Vbi。解冷0■_x解冷0■_xm5.10T=300K，n型硅襯底雜質(zhì)濃度為N°二51015Cm3，計(jì)算金屬鋁-硅肖特基接觸均衡態(tài)sT、的反向電流JsT、正偏電壓為5V時(shí)的電流。計(jì)算中取理查森常數(shù)A*=264A?cm-2?K^sT、%)q)x解JsT=a*T2exp(_」y出A*T2exp(_」BJpBB昇_△如電0=帖_JqVkTkTkTJ二sT[exP(—L1]kT5」3分別繪出GaAlAs-GsAs半導(dǎo)體Pn結(jié)和Np結(jié)的均衡能帶圖。解見(jiàn)旁邊圖！6?3假定GaAs導(dǎo)帶電子散布在導(dǎo)帶底之上0?3/2kT范圍內(nèi)，價(jià)帶空穴散布在價(jià)帶頂之上0~3/2kT范圍內(nèi)，計(jì)算輻射光子的波長(zhǎng)范圍和頻帶寬度。''max二hc,1?24eV，EE''max二hc,1?24eV，EEg3kTEg九=minEgT=300K，考慮一個(gè)硅pn結(jié)光電二極管，外加反向偏壓6V，穩(wěn)態(tài)光產(chǎn)生率為Gl=10211cm3?sT，pn結(jié)參數(shù)為:Np=NA=8x1015cm3",Dn=25cm2/s,Dp=10cm2/sj=5x107s,吊°=10〒s。計(jì)算其光電流密度，比較空間電荷區(qū)和擴(kuò)散區(qū)對(duì)光電流密度的奉獻(xiàn)。=二f=，v=里NNa=I22反向+Vbi)解LnDnn0，LpDpp0biqln比°HqN穩(wěn)態(tài)光電流密度II二qGL(W"Ln「Lp):二11.7,q丄61019,N二丄兇二2q6?8利用帶隙工程，鎵-鋁-砷(Ga1點(diǎn)AlxAs)和鎵-砷-磷(GaAs1xPx)可獲取的最大輻射光波長(zhǎng)的值是多少？hc解Eg二1.4241?247x(eV),x二1、、gEgEg6?9分別計(jì)算鎵揺-砷(GajxAlxAs)和鎵-砷-磷(GaAs1xPx)當(dāng)時(shí)輻射光的波長(zhǎng)。解同，x=0.3?。?）能帶：由原子軌道所構(gòu)成的分子軌道的數(shù)目特別大，以致于能夠?qū)⑺纬傻姆肿榆壍赖哪芗?jí)當(dāng)作是準(zhǔn)連續(xù)的，即形成能帶。（2）半導(dǎo)體能帶特色：有帶隙，電絕緣小，導(dǎo)帶全空，價(jià)帶全滿。（3）本征半導(dǎo)體：貞潔的無(wú)缺點(diǎn)半導(dǎo)體。（4）本征空穴：在純硅中因?yàn)?3價(jià)的銦或鋁的原子四周有3個(gè)價(jià)電子，與同價(jià)硅原子構(gòu)成共價(jià)結(jié)會(huì)少一個(gè)電子，形成空穴。（5）本征電子：在純硅中摻入V族元素，使之代替晶格中硅原子的地點(diǎn)。（6）同質(zhì)pn結(jié)：由導(dǎo)電種類相反的同一種半導(dǎo)體單晶資料構(gòu)成的pn結(jié)。（7）異質(zhì)pn結(jié)：由兩種不一樣的半導(dǎo)體單晶資料構(gòu)成。（8）LED發(fā)光原理：當(dāng)兩頭加上正向電壓，半導(dǎo)體中的自由電子和空穴發(fā)生復(fù)合，放出過(guò)多能量而引起光子發(fā)射；長(zhǎng)處：工作壽命長(zhǎng)、耗電低、反應(yīng)時(shí)間快、體積小重量輕高qV抗擊、易調(diào)光、換顏色可控性大。⑼pn結(jié)I-V特征:Jd二J0exp（）kT半導(dǎo)體禁帶寬度E/evl遷徙率/［300K,1(?)相對(duì)介電電子親和］本征載流子］2cmVs]常數(shù)歹執(zhí)vMAZg吊數(shù)S勢(shì)x/ev濃度n：/cm二