半导体物理学(刘恩科第七版)半导体物理学课本习题解(5)

2018-12-27 19:00

③在n=p的半导体区域,这里n>>ni0

12. 在掺杂浓度ND=1016cm-3,少数载流子寿命为10us的n型硅中,如果由于外界作用,少数载流子全部被清除,那么在这种情况下,电子-空穴对的产生率是多大?(Et=Ei)。

13. 室温下,p型半导体中的电子寿命为?=350us,电子的迁移率un=3600cm-2/(V?s)。试求电子的扩散长度。

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。

15. 在电阻率为1??cm的p型硅半导体区域中,掺金浓度Nt=1015cm-3,由边界稳定注入的电子浓度(?n)0=1010cm-3,试求边界 处电子扩散电流。

16. 一块电阻率为3??cm的n型硅样品,空穴寿命?p=5us,在其平面形的表面处有稳定的空穴注入,过剩浓度(?p)=1013cm-3。计算从这个表面扩散进入半导体内部的空穴电流密度,以及在离表面多远处过剩空穴浓度等于1012cm-3?

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。 18. 一块掺杂施主浓度为2?1016cm-3的硅片,在920oC下掺金到饱和浓度,然后经氧化等处理,最后此硅片的表面复合中心1010cm-2。

①计算体寿命,扩散长度和表面复合速度。

②如果用光照射硅片并被样品均匀吸收,电子-空穴对的产生率是1017cm-3?s-1,试求表面的空穴浓度以及流向表面的空穴流密度是多少?

第六章习题

1. 若ND=5?1015cm-3,NA=1017cm-3,求室温下Ge突变pn结的VD。

2. 试分析小注入时,电子(空穴)在五个区域中的运动情况(分析漂移与扩散的方向及相对应的大小)。

中扩势扩中 - +

性散垒散性

取 区 区 区 区

3. 在方向情况下做上题。

4. 证明方向饱和电流公式(6-35)可改写为

b?2ik0TJs=

?1?b?2q?11????Ln?pLp??? ??式中b=un/up,?n和?p分别为n型和p型半导体电导率,?i为本征半导体率。 5. 一硅突变pn结,n区的?n=5??cm,?p=1us;p区的?p=0.1??cm,?n=5us,计算室温下空穴电流与电子电流之比、饱和电流密度,以及在正向电压0.3V时流过pn结的电流密度。

6. 条件与上题相同,计算下列电压下的势垒区宽度和单位面积上的电容:①-10V;②0V;③0.3V。

7. 计算当温度从300K增加到400K时,硅pn结反向电流增加的倍数。 8. 设硅的性缓变结的杂质浓度梯度为5?1023cm-4,VD为0.7V,求反向电压为8V时的势垒区宽度。

9. 已知突变结两边杂质浓度为NA=1016cm-3,ND=1020cm-3,①求势垒高度和势垒宽度;②画出E(x)、V(x)图。

10. 已知电荷分布?(x)为:①?(x)=0;②?(x)=c;③?(x)=qax(x在0?d

之间),分别求电场强度E(x)及电位V(x),并作图。

11. 分别计算硅n + p结在正向电压为0.6V、反向电压为40V时的势垒区宽度。已知NA=5?1017cm-3,VD=0.8V。

12. 分别计算硅n + p结在平衡和反向电压45V时的最大电场强度。已知ND=5?1015cm3,Vd=0.7V。

13. 高阻区杂质浓度为ND=1016cm-3,Ec=4?105V/cm,求击穿电压。 14. 设隧道长度?x=40nm,求硅、锗、砷化镓在室温下电子的隧道概率。

第七章习题

1. 求Al-Cu、Au-Cu、 W-Al、 Cu-Ag、Al-Au 、Mo-W 、Au-Pt的接触器电势差,并标出电势的正负。

2. 两种金属A和B通过金属C相接触,若温度相等,证明其两端a 、b的电势差同A、B直接接触的电势差一样。如果A是Au,B是Ag, C是Cu或 Al,则Vab是多少伏?

3. 施主浓度ND=1017cm-3的n型硅 ,室温下的功函数是是多少?若不考虑表面态的影响,他分别同Al,Au,Mo接触时,形成阻挡层还是反阻挡?锗的电子亲合能取4.05eV。

4. 受主浓度NA=1017cm-3的p型锗,室温下的功函数是多少?若不考虑表面态的影响,他分别同Al,Au,Pt接触时,形成阻挡层还是反阻挡?锗的电子亲合能取4.13eV。

5. 某功函数为2.5eV的金属表面受到光的照射。 ①这个面吸收红色光或紫色光时,能放出光电子吗?

②用波长为185nm的紫外线照射时,从表面放出的光电子的能量是多少eV。 6. 电阻率为10??cm的n型锗和金属接触形成 的肖特基势垒高度为0.3eV。求加上5V反向电压时的空间电荷厚度。

7. 在n 型硅的(111)面上与金属接触形成肖特基势垒二极管。若已知势垒高度q?ns=0.73eV ,计算室温下的反向饱和电流JST.

8. 有一块施主硬度ND=1016cm-3的n型锗材料,在它的(111)面上与金属接触制成肖特基势垒二极管。已知VD=0.4V,求加上0.3V电压时的正向电流密度。

第十二章习题

1. 如图12-1所示,设样品长为8mm,宽为2mm,厚为0.2mm的Ge,在样品长度两段加1.0V的电压,得到10mA沿x方向的电流,在沿样品垂直方向(+z)加0.1T的磁场,则在样品长度两段测的电压VAC为-10mA,设材料主要是一种流自导电,试求: ①材料的导电类型; ②霍耳系数; ③载流自浓度; ④载流子迁移率。

2. 求本征Ge和Si室温时的霍耳系数。

3. 室温时测得Ge和Si的霍耳系数为零,求电子和空穴浓度。

4. 为判断Ge的导电类型,测得它的霍耳系数为负,而塞贝克系数为正,该材料的导电类型是什么?说明理由。

5. 对长1cm、宽2nm、厚0.2mm的n型Ge,如在长度两段加1.5V电压是4得到15mA的电流;再沿样品垂直方向加以0.2T的磁场,测的霍耳电压为-30mV,求: ①霍耳系数; ②载流子浓度; ③零磁场时的电阻率。

④0.2T时的电阻率(分别计算长生学波和电离杂质散射时的情况,设等能面为球面)。

6. InSb的电子迁移率为7.8m2/(V?s),空穴迁移率为780 cm2/(V?s),本征载流子浓度为1.6?1016cm-3,求300K时: ①本征材料的霍耳系数;

②室温时测得RH=0,求载流子浓度; ③本征电阻率。

7. 对厚为0.08cm的n型GaAs,沿长度x方向同以5mA的电流,沿样品垂直方向加0.5T的磁场,得到0.4mV的霍耳电压,求: ①霍耳系数;

②载流子浓度;

③如材料电阻率为1.5?10-3??cm,求载流子迁移率。

8. 测得霍耳系数时,由于霍耳电极不可能正好做在一个等势面上,因此,在沿x方向通电流时,即使z方向上不加磁场,在霍耳电极两端也能测出由于不等势而引起的横向电压V0,加磁场后,这个电压叠加在霍耳电压上,因此它要影响测量的准确性,必须加以消除。试证明:在+ Bz时测一次横向电压,将磁场改变方向后,即- Bz时再测一次横向电压,便能消除V0的影响。

9. 试证明由于热磁效应不等势电势V0的影响,测霍耳系数时,分别改变次磁场和电流的方向,共测四次横向电压,便能消除爱廷豪森效应的其他副效应。


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