半导体物理学第7版第四章习题及答案.doc

第四章习题及答案 1. 300K时，Ge的本征电阻率为47?cm，如电子和空穴迁移率分别为3900cm2/( V.S)和1900cm 解：在本征情况下，,由知 2. 试计算本征Si在室温时的电导率，设电子和空穴迁移率分别为1350cm2/( V.S)和500cm2/( V.S)。当掺入百万分之一的As后，设杂质全部电离，试计算其电导率。比本征Si的电导率增大了多少倍？ 解：300K时，，查表3-2或图3-7可知，室温下Si的本征载流子浓度约为。 本征情况下， 金钢石结构一个原胞内的等效原子个数为个，查看附录B知Si的晶格常数为0.543102nm，则其原子密度为。 掺入百万分之一的As,杂质的浓度为，杂质全部电离后，，这种情况下，查图4-14（a）可知其多子的迁移率为800 cm2/( V.S) 比本征情况下增大了倍 3. 电阻率为10?.m的p型Si样品，试计算室温时多数载流子和少数载流子浓度。 解：查表4-15(b)可知，室温下，10?.m的p型Si样品的掺杂浓度NA约为,查表3-2或图3-7可知，室温下Si的本征载流子浓度约为, 4. 0.1kg的Ge单晶，掺有3.2?10-9kg的Sb，设杂质全部电离，试求该材料的电阻率??n=0.38m2/( V.S),Ge的单晶密度为 解：该Ge单晶的体积为：; Sb掺杂的浓度为： 查图3-7可知，室温下Ge的本征载流子浓度，属于过渡区 5. 500g的Si单晶，掺有4.5?10-5g 的B ，设杂质全部电离，试求该材料的电阻率??p=500cm2/( V.S),硅单晶密度为2.33g/cm3 解：该Si单晶的体积为：; B掺杂的浓度为： 查表3-2或图3-7可知，室温下Si的本征载流子浓度约为。 因为，属于强电离区， 6. 设电子迁移率0.1m2/( V?S),Si 的电导有效质量mc=0.26m0, 加以强度为104 解：由知平均自由时间为 平均漂移速度为 平均自由程为 7 长为2cm的具有矩形截面的Ge样品，截面线度分别为1mm 和2mm，掺有1022m-3受主，试求室温时样品的电导率和电阻。再掺入5?10 解：，查图4-14（b）可知，这个掺杂浓度下，Ge的迁移率为1500 cm2/( V.S),又查图3-7可知，室温下Ge的本征载流子浓度，，属强电离区，所以电导率为 电阻为 掺入5?1022m 总的杂质总和，查图4-14（b）可知，这个浓度下，Ge的迁移率为3000 cm2/( V.S), 电阻为 8. 截面积为0.001cm2圆柱形纯Si样品，长1mm,接于10V的电源上，室温下希望通过0.1A的电流，问： = 1 \* GB3 ①样品的电阻是多少？ = 2 \* GB3 ②样品的电阻率应是多少？ = 3 \* GB3 ③应该掺入浓度为多少的施主？ 解： = 1 \* GB3 ① 样品电阻为 = 2 \* GB3 ② 样品电阻率为 = 3 \* GB3 ③ 查表4-15（b）知，室温下，电阻率的n型Si掺杂的浓度应该为。 9. 试从图4-13求杂质浓度为1016cm-3和1018cm-3的Si，当温度分别为-50 解：电子和空穴的迁移率如下表，迁移率单位cm2/( V.S) 浓度 温度 1016 1018 -50OC +150OC -50OC +150OC 电子 2500 750 400 350 空穴 800 600 200 100 10. 试求本征Si在473K 时的电阻率。 解：查看图3-7，可知，在473K时，Si的本征载流子浓度，在这个浓度下，查图4-13可知道， 11. 截面积为10-3cm2,掺有浓度为1013cm-3 = 1 \* GB3 ①室温时样品的电导率及流过样品的电流密度和电流强度。 = 2 \* GB3 ②400K时样品的电导率及流过样品的电流密度和电流强度。 解： = 1 \* GB3 ①查表4-15（b）知室温下，浓度为1013cm-3的p型Si样品的电阻率为，则电导率为。 电流密度为 电流强度为 = 2 \* GB3 ②400K时，查图4-13可知浓度为1013cm-3的p型Si的迁移率约为，则电导率为 电流密度为 电流强度为 12. 试从图4-14求室温时杂质浓度分别为1015，1016，1017cm 浓度（cm-3） 1015 1016 1017 N型 P型 N型 P型 N型 P型 迁移率(cm2/( V.S))（图4-14） 1300 500 1200 420 690 240 电阻率ρ(Ω.cm) 4.8 12.5 0.52 1.5 0.09 0.26 电阻率ρ(Ω.cm)（图4-15） 4.5 14 0.54 1.6 0.085 0.21 硅的杂质浓度在1