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半导体器件物理习题答案; 第二章 热平衡时的能带和载流子浓度;1. (a)硅中两最邻近原子的距离是多少？;(b)计算硅中（100），（110），（111）三平面上每平方厘米的原子数。;(1) 从(100)面上看，每个单胞侧面上有 个原子 所以，每平方厘米的原子数=;(2) 从(110)面上看，每个面上有 个原子 所以，每平方厘米中的原子数=;(3) 从(111)面上看，每个面上有 个原子 所以，每平方厘米的原子数=;2. 假如我们将金刚石晶格中的原子投影到底部，原子的高度并以晶格常数为单位表示，如下图所示。找出图中三原子（X, Y, Z）的高度。 ;解：此正方形内部诸原子可视为是由一个顶点及其 所在 三个邻面的面心原子沿体对角线平移1/4 长度后，向底面投影所得。 因此，x的高度为3/4 y的高度为1/4 z的高度为3/4;6. (a)计算砷化镓的密度（砷化镓的晶格常数为5.65 ?，且砷及镓的原子量分别为69.72及74.92克/摩尔）。;密度 = 每立方厘米中的原子数× 原子量/阿伏伽德罗常数 ;(b)一砷化镓样品掺杂锡。假如锡替代了晶格中镓的位置，那么锡是施主还是受主? 为什么? 此 半导体是n型还是p型?;12. 求出在300K时一非简并n型半导体导带中电 子的动能。 ;导带中电子平均动能：;14. 一半导体的本征温度为当本征载流子浓度等于杂质浓度时的温度。找出掺杂1015 磷原子/立方厘米的硅样品的本征温度。;对应 的点在1.8左右，即;16. 画出在77K，300K，及600K时掺杂1016 砷原子/立方厘米的硅的简化能带图。标示出费米能级且使用本征费米能级作为参考能量。 ;(2) 常温情况（T=300K）;(3) 高温情况（T=600K） 根据图2.22可看出ni =3X1015 cm-3，已接近施主浓度 EF -Ei = kT ln(n/ni) = 0.0518ln(ND/ni) = 0.0518ln3.3=0.06eV;20. 对一掺杂1016 cm-3磷施主原子，且施主能级ED= 0.045 eV的n型硅样品而言，找出在77K时中性施主浓度对电离施主浓度的比例；此时费米能级低于导带底部0.0459eV（电离施主的表示式可见问题19）。;第三章 载??子输运现象 ;4. 对于以下每一个杂质浓度，求在300 K时硅晶样品的电子及空穴浓度、迁移率及电阻率：(a) 5?1015硼原子/cm3;(b) 2?1016硼原子/cm3及1.5?1016砷原子/cm3;(c) 5?1015硼原子/cm3、1017砷原子/cm3及1017镓 原子/cm3;8. 给定一个未知掺杂的硅晶样品，霍耳测量提供了以下的信息：W = 0.05 cm，A = 1.6?10-3 cm2（参考图3.8），I = 2.5 mA，且磁场为30T（1特斯拉（T）= 10-4 Wb/cm2）。若测量出的霍耳电压为 +10 mV，求半导体样品的霍耳系数、导体型态、多数载流子浓度、电阻率及迁移率。;9. 一个半导体掺杂了浓度为ND（ND ni）的杂质，且具有一电阻R1。同一个半导体之后又掺杂了一个未知量的受主NA（NAND），而产生了一个0.5 R1的电阻。若Dn/Dp = 50，求NA并以ND表示之。;11. 一个本征硅晶样品从一端掺杂了施主，而使得ND = Noexp (-ax)。(a)在ND ni的范围中，求在平衡状态下内建电场E(x)的表示法。(b)计算出当a = 1?m-1时的E(x) ;(b);14. 一n型硅晶样品具有2?1016砷原子/cm3，2?1015/cm3的本体复合中心及1010/cm2的表面复合中心。(a)求在小注入情况下的本体少数载流子寿命、扩散长度及表面复合速度。?p及?s的值分别为5?10-15及2?10-16 cm2。(b)若样品照光，且均匀地吸收光线，而产生1017电子-空穴对/cm2·s，则表面的空穴浓度为多少？;;16.一半导体中的总电流不变，且为电子漂移电流及 空穴扩散电流所组成。电子浓度不变，且等于1016 cm-3。空穴浓