半导体简明教程整理课后答案..doc

什么是有效质量，根据E（k）平面上的能带图，定性判断硅、锗、砷化镓导带电子的迁移率相对大小。 解：有效质量： 硅和锗导带附近的曲线曲率较小，导带电子带有较大的有效质量，砷化镓相反。由于载流子的有效质量越大，迁移率越低，所以硅锗导带电子迁移率较低，砷化镓导带电子迁移率较高。 1.8、计算300K，半导体中电子和空*本征费米能级相对于禁带中*的值 解：禁带中间： 本征费米能级： 1.10、假定两种半导体除禁带宽度外其他性质相同，材料1禁带宽度为1.1eV，材料2禁带宽度为3eV，计算两种半导体材料本征载流子浓度比值，哪一种更适合于高温工作。 解： 它们比值：=1.1/3 ； 因为 ；所以材料2更适合高温工作 1.11、在300K下硅中电子浓度n0=2*10^3,计算硅中空*浓度p0。画出半导体能带图，判断是N还是P型。 解：热平衡下， ; 在300K硅=1.5*10^10cm^-3;所以；因为= 所以（）为P型 1.16、硅中受主杂质浓度为10^17，计算300K条件下载流子浓度no和p0，计算费米能级相对于本征费米能级的位置，画能带图 解：T=300K时，ni=1.5*10^10cm^-3 ； 因为p0n0，所以半导体为P型 费米能级相对于本征费米能级的位置: 1.21、T=300K，硅中受主杂质浓度为10^15cm^-3；确定费米能级相对来说于本征费米能级位置。掺入杂质使费米能级上移3kT，确定掺入杂质浓度和类型。 解：热平衡下，；ni=1.5*10^10cm^-3；n0=ni^2/p0=(1.5*10^10)^2/10^15=2.25*10^5 ； 1.23、T=300K，砷化镓中受主杂质浓度10^14cm^-3；确定费米能级相对于本征费米能级位置。掺入杂质使费米能级上移3KT，确定掺入杂质浓度和类型 解：T=300K;ni=2*10^6; 所以 费米能级相对于本征费米能级位置:掺入杂质浓度: 1.27、砷化镓中施主杂质浓度为10^16;分别计算T=300K，400K电阻率电导率 解：当T=300K时，ni=2*10^6cm^-3；Mn=8500cm^2/(vs) Mp=400; p=ni^2/n=4*10^-4cm^-3 电导率 ; 当T=400K时，MpVT,两个迁移率比 1.37、P型硅中空*浓度设Lp=10um; Dp=10cm^2/s;分别计算x=0、5、8um空*扩散电流密度 解：P（x）=10^16exp(-x/Lp) ;Lp=10um ; Dp=10cm^2/s 扩散电流密度 当x=0时，Jp=1.6*10^-3; 当5um=0时，Jp=9.1*10^-4 ; 当x=8um时，Jp=7.2*10^-4 1.40、半导体中载流子浓度n0=10^14cm^-3;本征载流子浓度ni=10^10cm^-3；非平衡空*浓能级 解：对N型半导体，非平衡少数载流子复合率： P=P0或 费米能级： 准费米能级： 2.2、有两个硅PN结，其中一个结杂质浓度Nd=5*10^15，NA=5*10^17，另一个PN结杂质浓度Nd=5^10^17，NA=5*10^19，分别求它们接触电势差，并解释杂质浓度不同接触电势差也不同 解：；可知VD与NA*ND有关，所以杂质浓度不同，接触电势也不 2.12、硅PN结的杂质浓度分别为Nd=3*10^17CM^-3，NA=10^15cm^-3，n区和p区宽度大于少数载流子扩散长度，Tn=Pn=1us，结面积1600um^2,取Dn=25,Dp=13,计算1、在T=300K，正向电流1mA时外加电压；2、要使电流从1mA增大到3mA，外加电压要增大多少3、在1不变时，T从300K上*到400K，电流。。。 解：1、T=300K, ni=1.5*10^10， ； 2、 2.13、硅PN结杂质浓度分别是为Nd=3*10^17cm，NA=2*10^15cm，N区和P区宽度大于少数载流子扩散长度，Tn=Tp=0.1us，结面积为1000um平方，取Dn=25，Dp=13，计算正偏0.55v的正向电流和扩散电容 解： 1、PN结参数： ； 2、 2.14、根据理想PN结电流电压方程，计算反向电流等于反向饱和电流70%时的反偏电压值 解： ； 2.16、硅PN结的杂质浓度Nd=5*10^15，NA=5*10^17，结面积为1000um^2，计算在10V 和5V反偏压下势垒电容，若Nd=5*10^16，NA不变，电容又是多少 解：Nd=5*10^15，NA=5*10^17，A=1000um^2，电容： ； 2.19、工作在开头状态的PN结二极管正向驱动电流为2mA,反抽电流为2