半导体物考试复习题.docx

第一章 半导体的电子状态 1．设晶格常数为a的一维晶格，导带极小值附近能量Ec(k)和价带极大值附近能量EV(k)分别为： Ec= （1）禁带宽度; （2）导带底电子有效质量; （3）价带顶电子有效质量; （4）价带顶电子跃迁到导带底时准动量的变化 解：（1） 2. 晶格常数为0.25nm的一维晶格，当外加102V/m，107 V/m的电场时，试分别计算电子自能带底运动到能带顶所需的时间。 解：根据： 得 第二章 半导体中的杂质和缺陷能级 7. 锑化铟的禁带宽度Eg=0.18eV，相对介电常数r=17，电子的有效质量 =0.015m0, m0为电子的惯性质量，求①施主杂质的电离能，②施主的弱束缚电子基态轨道半径。 8.磷化镓的禁带宽度Eg=2.26eV，相对介电常数r=11.1，空穴的有效质量m*p=0.86m0,m0为电子的惯性质量，求①受主杂质电离能；②受主束缚的空穴的基态轨道半径。 第三章 半导体中载流子的统计分布 1. 计算能量在E=Ec到 之间单位体积中的量子态数。 解 6. 计算硅在-78 oC，27 oC，300 oC时的本征费米能级，假定它在禁带中间合理吗？ 7. ①在室温下，锗的有效态密度Nc=1.051019cm-3，NV=3.91018cm-3，试求锗的载流子有效质量m*n m*p。计算77K时的NC 和NV。 已知300K时，Eg=0.67eV。77k时Eg=0.76eV。求这两个温度时锗的本征载流子浓度。②77K时，锗的电子浓度为1017cm-3 ，假定受主浓度为零，而Ec-ED=0.01eV，求锗中施主浓度ED为多少？ 10.以施主杂质电离90%作为强电离的标准，求掺砷的n型锗在300K时，以杂质电离为主的饱和区掺杂质的浓度范围。 第四章 半导体的导电性 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。 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 16. 分别计算掺有下列杂质的Si，在室温时的载流子浓度、迁移率和电阻率： ①硼原子31015cm-3; ②硼原子1.31016cm-3+磷原子1.01016cm-3 ③磷原子1.31016cm-3+硼原子1.01016cm ④磷原子31015cm-3+镓原子11017cm-3+砷原子11017cm-3。 解：室温下,Si本征载流子浓度，硅的杂质浓度在1015-1017cm-3范围内，室温下全部电离，属强电离区。 ①硼原子31015cm-3 查图4-14（a）知， ②硼原子1.31016cm-3+磷原子1.01016cm-3 , ，查图4-14（a）知， ③磷原子1.31016cm-3+硼原子1.01016cm , ，查图4-14（a）知， ④磷原子31015cm-3+镓原子11017cm-3+砷原子11017cm-3 , ，查图4-14（a）知， 17. ①证明当unup且电子浓度n=ni时，材料的电导率最小，并求min的表达式。 解： 令 因此，为最小点的取值 ②试求300K时Ge 和Si样品的最小电导率的数值，并和本征电导率相比较。 查表4-1，可知室温下硅和锗较纯样品的迁移率 Si: Ge: 第五章 非平衡载流子 2. 用强光照射n型样品，假定光被均匀地吸收，产生过剩载流子，产生率为,空穴寿命为。 （1）写出光照下过剩载流子所满足的方程； （2）求出光照下达到稳定状态时的过载流子浓度。 7. 掺施主浓度ND=1015cm-3的n型硅，由于光的照射产生了非平衡载流子n=p=1014cm-3。试计算这种情况下的准费米能级位置，并和原来的费米能级作比较。 14. 设空穴浓度是线性分布，在3us内浓度差为1015cm-3,up=400cm2/(Vs)。试计算空穴扩散电流密度。 17. 光照1cm的n型硅样品，均匀产生非平衡载流子，电子-空穴对产生率为1017cm-3s-1。设样品的寿命为10us ，表面符合速度为100cm/s。试计算： （1）单位时间单位表面积在表面复合的空穴数。 （2）单位时间单位表面积在离表面三个扩散长度中体积内复合的空穴数。