半導(dǎo)體物理習(xí)題及答案

1、.11（P32）設(shè)晶格常數(shù)為a的一維晶格，導(dǎo)帶極小值附近能量Ec（k）和價帶極大值附近能量Ev（k）分別為：Ec(k)=+和Ev(k)= ；m0為電子慣性質(zhì)量，k11/2a；a0.314nm。試求：禁帶寬度；導(dǎo)帶底電子有效質(zhì)量；價帶頂電子有效質(zhì)量；價帶頂電子躍遷到導(dǎo)帶底時準(zhǔn)動量的變化。解 禁帶寬度Eg根據(jù)0；可求出對應(yīng)導(dǎo)帶能量極小值Emin的k值：kmin，由題中EC式可得：EminEC(K)|k=kmin=；由題中EV式可看出，對應(yīng)價帶能量極大值Emax的k值為：kmax0；并且EminEV(k)|k=kmax；EgEminEmax0.64eV導(dǎo)帶底電子有效質(zhì)量mn； mn價帶頂電子有效質(zhì)量

2、m，準(zhǔn)動量的改變量k(kmin-kmax)= 12（P33）晶格常數(shù)為0.25nm的一維晶格，當(dāng)外加102V/m，107V/m的電場時，試分別計算電子自能帶底運動到能帶頂所需的時間。解 設(shè)電場強度為E，F(xiàn)=h=qE（取絕對值） dt=dk t=dk= 代入數(shù)據(jù)得：t（s）當(dāng)E102 V/m時，t8.3108（s）；E107V/m時，t8.31013（s）。 314（P82）計算含有施主雜質(zhì)濃度ND91015cm-3及受主雜質(zhì)濃度為1.11016cm-3的硅在300k時的電子和空穴濃度以及費米能級的位置。解對于硅材料：ND=91015cm-3；NA1.11016cm-3；T300k時 ni=1.

3、51010cm-3：；且318（P82）摻磷的n型硅，已知磷的電離能為0.04eV，求室溫下雜質(zhì)一半電離時費米能級的位置和磷的濃度。解n型硅，ED0.044eV，依題意得：42（P113）試計算本征Si在室溫時的電導(dǎo)率，設(shè)電子和空穴遷移率分別為1350cm2/VS和500cm2/VS。當(dāng)摻入百萬分之一的As后，設(shè)雜質(zhì)全部電離，試計算其電導(dǎo)率。比本征Si的電導(dǎo)率增大了多少倍？解T=300K,，n1350cm2/VS，p500 cm2/VS摻入As濃度為ND5.00102210-65.001016cm-3雜質(zhì)全部電離，查P89頁，圖414可查此時n900cm2/VS畢413（P114）摻有1.11

4、016 cm-3硼原子和91015 cm-3磷原子的Si樣品，試計算室溫時多數(shù)載流子和少數(shù)載流子濃度及樣品的電阻率。解NA1.11016 cm-3，ND91015 cm-3可查圖415得到cm（根據(jù)，查圖414得，然后計算可得。）畢415（P114）施主濃度分別為1013和1017cm-3的兩個Si樣品，設(shè)雜質(zhì)全部電離，分別計算：室溫時的電導(dǎo)率。解n11013 cm-3，T300K，n21017cm-3時，查圖可得55（P144）n型硅中，摻雜濃度ND1016cm-3，光注入的非平衡載流子濃度np1014cm-3。計算無光照和有光照時的電導(dǎo)率。解n-Si，ND1016cm-3，np1014cm-3，查表414得到：無光照：npND，為小注入：有光照：57（P144）摻施主雜質(zhì)的ND1015cm-3n型硅，由于光的照射產(chǎn)生了非平衡載流子np1014cm-3。試計算這種情況下準(zhǔn)費米能級的位置，并和原來的費米能級做比較。解n-Si，ND1015cm-3，np1014cm-3，光照后的半導(dǎo)體處于非平衡狀態(tài)：室溫下，EgSi1.