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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
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