半導(dǎo)體復(fù)習(xí)總結(jié)

第二章例題1.使用共價鍵模型，形象而簡單地說明半導(dǎo)體的（1）失去原子；（2）電子（3）空穴;（4） 施主；（5）受主例題2.使用能帶模型，形象而簡單地說明半導(dǎo)體的：（1）電子；（2）空穴；（3）施主；（4）受主；（5） 溫度趨于0K時，施主對多數(shù)載流子電子的凍結(jié)；（6） 溫度趨于0K時，受主對多數(shù)載流子空穴的凍結(jié)；（7） 在不同能帶上載流子的能量分布（8） 本征半導(dǎo)體；（9）n型半導(dǎo)體；（10）P型半導(dǎo)體；（11）非間并半導(dǎo)體；（12）間并半導(dǎo)體（13）直接帶隙半導(dǎo)體；（14）間接帶隙半導(dǎo)體：例題3.GaA的共價鍵模型如圖，（1） 圖中描述了GaAs中Ga和As原子移動的價鍵模型，圖中陰影處的Ga和As表示是要移動的原子。提示：當(dāng)把Ga和As原子移走時，它們將帶走其成鍵電子（2） 重新畫出GaA的共價鍵模型圖，在圖中有Si原子代替Ga和As原子的空位（3） 當(dāng)Si原子代替Ga原子時，GaAs的摻雜是P型還是11型，為什么？（4） 當(dāng)Si原子代替As原子時，GaAs的摻雜是P型還是n型，為什么？（5） 畫出摻雜GaA的能帶圖，（a）Ga原子的位置由Si原子取代；（b）As原子的位置由Si原子取代圖P2.4第三章例題31.有一n型半導(dǎo)體，除施主雜質(zhì)濃度ND夕卜，還含有少量的受主，其濃度為NA,求弱電離情況下電子濃度的表達(dá)式

當(dāng)有受主存在時，從癖激發(fā)出來的電子，有」部分要填充受主能繾兇,電中性條件為：M+〃°=祝其中N*為電離施主濃度N況=NdKE。)= 產(chǎn)二廣l+exp(^Z^)〃。為導(dǎo)帶中電子濃度E-E〃。='收（一土產(chǎn)）￡-E N所以：Na+Ncexp（-- ）= ':_f號 1+exp^^）在弱電離范圍內(nèi)，上式右端分母中的可以忽略不計，則Er一 Er-EnM+exp(- =郵exp(-k°T k°T在極弱電離的情況下，激發(fā)到導(dǎo)帶的電子數(shù)遠(yuǎn)小于受主N”故可忽略上式左端的第二項這樣，由上式得到費(fèi)誦目級NE,=En+kJ]n-^N,NNE-E〃=ZV^exp(-%勺N,k°T例題4兩塊半導(dǎo)體材料A與例題4兩塊半導(dǎo)體材料A與B除了禁帶寬度不同，其他參數(shù)完全相同。A的禁帶寬度為LOeV,B的禁帶寬度為1.2eVo求T=300K時兩種材料的n的比值。+0.202（0.0259）n（A）^^=47.5%（8）例5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11型外延層，再在外延層中擴(kuò)散硼、磷而成的。（1） 設(shè)n型硅單晶襯底是摻鑰的，銳的電離能為0.039eV,300K時的EF位于導(dǎo)帶下面0.026eV處，計算銳的濃度和導(dǎo)帶中電子濃度。（2） 設(shè)n型外延層雜質(zhì)均勻分布，雜質(zhì)濃度為4.6x1015cm-3,計算300K時EF的位置及電子和空穴濃度。（3） 在外延層中擴(kuò)散硼后，硼的濃度分布隨樣品深度變化。設(shè)擴(kuò)散層某一深度處硼濃度為5.2xl015cm-3,計算300K時EF的位置及電子和空穴濃度。（4） 如溫度升到500K,計算③中電子和空穴的濃度（500K本征載流子濃度m=4x!014cm-3）o20.(1)E<?-=0.026=kp,發(fā)生弱減并X0.3=9.48xioX0.3=9.48xiois/c/n3=**T)=E+ Nd〃。=%= f_F0.013l+2exp(^--^)0.013E-E ???Nd=〃°(1+2exp(七危)=nQ(1+2eOO2<5)=4.07xl019/a護(hù)⑵300K時雜質(zhì)全部電離NEp=E+kJln—2-=Ec-0.223我* 」° N,'n0=N=4.6x1()15/cnf咀=(1.5xlO?=489x]o&〃3〃o4.6X1015(3)p°=N.-=5.2x10i5-4.6xIO15=6x1014/cnfn:(1.5xlO10)2c,,2, 3nQ=—= ——=3.75x10"/cmPo6x10"E,-Et=-kJhi也=0.026111 =-0.276^V卜f0 〃 1.5X1O10(4)5OOK時：/?.=4xlOi4c/w-3,處于過度區(qū)〃。+N』=p°+七%Po=K第四章例題1一塊雜質(zhì)補(bǔ)償半導(dǎo)體中，受主雜質(zhì)和施主雜質(zhì)的濃度恰好相等。設(shè)雜質(zhì)全部電離。求T=300K時硅的電導(dǎo)率，雜質(zhì)濃度分別為N?=Nd=lVcmTNa=Nd=lVcmT例2特定半導(dǎo)體內(nèi)存在三種散射機(jī)制。只存在一種散射機(jī)制時的遷移率^9=2000cm2/Vs，只存在第二種散射機(jī)制時的遷移為/a=1500c/772/Vs，只存在第三種散射機(jī)制時的遷移率為//3=500c/??2/Vs.求總遷移率。1111—= 1 1 P山土叢111= + + 2000 1500 500=0.00050+0.000667+0.0020orjU=316cnf/V—s3.22如圖P3.22所示，無限長半導(dǎo)址棒“°的部分受到光照住棒“0的區(qū)域內(nèi)單硼間單位體積內(nèi)均為地產(chǎn)生Gl=1。門的屯f-空穴對/cm、so 的區(qū)域內(nèi)GL=0.TOC\o"1-5"\h\z德態(tài)條件成立，半導(dǎo)體為硅材料，硅棒內(nèi)均勻摻雜\>=10%此106s,溫艮Jfe?r=300Ko ]3)在x=-?時，空穴的濃度是多少？說明原因。 I(bj在人=時，空穴的濃度是多少？說明原因。 I低濃度注入的條件或立嗎？說明原因g ||(d)對于所有的.“求").：注意：⑴對工對和X0的情況分別使用皿⑴的表達(dá)式。 1(2)字。和臨m必須在X=0處連續(xù)° I0圖P322(a)Fartothenegativesideofx=0therewillbenoperturbationandp(—)=po=罰2加d=](P0/10】8=lO^/cm3(b)Weexpectaconcentrationgradientnearx.0duetodiffusion,butasxt—thegradientshouldyanish<Thus?farfromx=0thecarriersgeneratedbythelightmustjustbalancetheearnersbeingannihilatedbythermalR4Jundersteadystateconditions;ie,Gl=華n(°°)/叩or Apn(8)=G\_ip=(10l5)(lg)=lift/cm?and p(g)=po+尊n(8)=Apn(?>)=l09/cm3fYes|eThelargestgwilloccuratx=<~andVn(8)=lO9/cm3<<no=ND=lOl8/cm3Forx<0…0=Dp_地火2TPApn(x)=Ae-*0-B*Lp^Pn(-°°)=0=A=0Apn(x)= and紳n。)=d.xJLpdx￡pForx>0…Apn(x)-GUp+A'e-〃Lp+8n3)=Gl"=8'=0Apn(x)=Gltp+腥一心血 =一 e卻pF dxLpAtx=0…B=Gl卬+/C …continuityofApn(x)BILp=-A'/Lp ???continuityofd^pn(x)/dxB=-A=Gttp/2pe"如 .B=-A=Gttp/2pe"如 .??K0sa)=and霍爾效應(yīng)T=300K時，硅霍爾器件的參數(shù)如圖2所示，d=5x1er'C7〃W=5x1O'2cm L=0.50cm測得：jx=0.50//i4VY=1.25V試確定：霍爾電壓導(dǎo)電類型多數(shù)載流子濃度多數(shù)載流子遷移率B.=6.5x10-叮Eh=-16.5mV/cm⑴ =￡Mrr=-(165X1