半導(dǎo)體器件-第4章習(xí)題

1第4章習(xí)題21.一擴散的p-n硅結(jié)在p側(cè)為線性緩變結(jié)，其a=1019cm-4，而n側(cè)為均勻摻雜，濃度為3×1014cm-3，如果在零偏壓時，p側(cè)耗盡區(qū)寬度為0.8μm，找出在零偏壓時的總耗盡區(qū)寬度，內(nèi)建電勢和最大電場。解：p側(cè)n側(cè)由已知條件，可得p側(cè)耗盡區(qū)邊緣的雜質(zhì)濃度為:axp=0.8×10-4cm×1019cm-4=8×1014cm-3,根據(jù)空間電荷區(qū)電荷的電中性條件，有Naxp/2=NDxn因此，總的耗盡層寬度為1.067+0.8=1.867μm根據(jù)泊松方程對于n型半導(dǎo)體一側(cè)，有可得，n側(cè)耗盡層寬度為:xn=1.067μm對于p型半導(dǎo)體一側(cè)，有因此，內(nèi)建電勢為：54.決定符合下列p-n硅結(jié)規(guī)格的n型摻雜濃度：NA=1018cm-3，且VR=30V,T=300K,Emax=4×105V/cm.解：

耗盡區(qū)寬度所以，

當T=300K，VR=30V時，

6由于VR>>Vbi，所以

ND=1.76×1016cm-375.一突變p-n結(jié)在輕摻雜n側(cè)的摻雜濃度為1015cm-3,1016cm-3和1017cm-3，而重摻雜p側(cè)為1019cm-3，求出一系列的1/C2對V的曲線，其中V的范圍從-4V到0V,以0.5V為間距，對于這些曲線的斜率及電壓軸的交點給出注釋。解，根據(jù)和Vbi=0.837Vbi=0.896Vbi=0.9568曲線的斜率反比于摻雜濃度，曲線的截距給出p-n結(jié)的內(nèi)建電勢。1/Cj21015cm-31016cm-31017cm-396.線性緩變硅結(jié)，其摻雜梯度為1020cm-4，計算內(nèi)建電勢及4V反向偏壓的結(jié)電容(T=300K)。解：內(nèi)建電勢(P96附)所以，Vbi由結(jié)電容公式(p100,式38)=1010.在T=300K，計算理想p-n結(jié)二極管在反向偏壓達到95%的反向飽和電流值時，需要外加的反向電壓。解：由題意，可知J=Jp(xp)+Jn(xn)=Js[exp(qV/kT)-1]

V=0.017V1111.設(shè)計一硅p-n二極管，使得在Va=0.7V時，Jn=25A/cm2和Jp=7A/cm2。其他參數(shù)如下：ni=9.65×109cm-3，Dn=21cm2/sec,Dp=10cm2/sec,τp0=τn0=5×10-7sec.解：由題意知12同理因此，我們可以設(shè)計一個p-n結(jié)二極管，其NA=5.278×1016cm-3,ND=5.2×1015cm-3.13解：假定在τp=τn=10-6s時，Dn=21cm2/s,Dp=10cm2/s12.一理想硅p-n二極管，ND=1018cm-3，NA=1016cm-3，τp=τn=10-6s，且器件面積為1.2×10-5cm2.計算在300K，飽和電流的理論值；計算在±0.7V時的正向和反向電流。(a)由飽和電流密度的公式和所以，Js14由p-n結(jié)的截面積為可得(b)總電流密度為所以，15解：由題意知，如果忽略產(chǎn)生-復(fù)合電流的影響，則17.設(shè)計一p+-n硅突變結(jié)二極管，其反向擊穿電壓為130V，且正向偏壓電流在Va=0.7V時為2.2mA.假設(shè)τpo=10-7s.設(shè)二極管的截面積為A，則16對于p+-n結(jié)，擊穿電壓為：所以，設(shè):Ec=4×105V/cm，得當時，少數(shù)載流子的遷移率為500.

A=8.6×10-5cm217解：

解:(a)對于p-i-n二極管，其本征層極易耗盡，并假定耗盡區(qū)中的電場為常數(shù)。