非热平衡状态下的半导体资料

1、第 3 章 非热平衡状态下的半导体1、对硼浓度为 NA=51016cm-3的 Si样品，室温下一恒定光源在其中均匀地产生密度为1015cm-3、寿命为 5s的额外载流子。请问： (a)此 Si 样品的少子是什么导电类型？ (b)光 照关闭后 10s时少子密度还有多少？解：(a)此样品的少子导电类型是 n 型。(b)已知光照停止后额外载流子密度的衰减规律为n(t) ne t/将 n 1015cm-3，5 s ， t 10 s 代入公式可得n(t) net/1015 e 105 1.35 1014(cm 3)因此剩余的少子浓度为 1015 1.35 1014 8.65 1014(cm 3 )2、接

2、上题， 若该样品光照前 (t0 处电子的浓度和空穴的浓度。解：由于 n n0 错误！未找到引用源。对于 n 型半导体，小注入条件下1rn0所以是小注入111 17 10 6 s10 11 1017如果硅棒足够厚，非平衡载流子所遵循的扩散方程为xxp(x) ( p) 0 exp( L ); n(x) ( n)0 exp( L )LpLn其中 Lp Dp 10 10 6 3.2 10 3cm;LnDn25 10 6 5 10 3cm所以 x0 处空穴的浓度为：p(x) p0 p(x) 1017 1015 exp(所以 x0 处电子的浓度为：x3.2 10 3)cm 3如果硅棒厚度一定为3 15n(

3、x) n0 n(x) 103 1015 exp(x5 10)cm 3W 时，非平衡载流子所遵循的扩散方程为xxWx ); n(x) ( n)0 exp(1 Wx )p(x) ( p)0 exp(1所以 x0 处空穴的浓度为：17 15 x 3p(x) p0p(x) 1017 1015exp(1 Wx )cm 3所以 x0 处电子的浓度为：3 15 x 3n(x) n0n(x) 103 1015 exp(1)cm 3W11、一块施主浓度为 2 1016 cm-3 的硅片，含均匀分布的金，浓度为3 1015 cm-3，表面复合 中心密度为 1010cm-2，已知硅中金的 rp=1.15 10-7c

4、m3/s ，表 面复合中心 的 rS=2 10-6cm3/s，求：( a)小注入条件下的少子寿命、扩散长度和表面复合速度；b)在产生率 G=1017/s.cm3 的均匀光照下的表面空穴密度和表面空穴流密度。解： a) 小注入条件下的少子寿命1rpNt1 7 15 8.7 10 9 s由总杂质浓度Ni ND NT2 1016 1015 2.1 1016 cm 3 查图知该硅片中少数载流子的迁移率 p3500cm3 /V s ，因而扩散系数1.15 10 7 1015kT 1 2DP kqT p 410 500 12.5 cm2/s扩散长度LpDp p12.5 8.7 10 9 3.3 10 4

5、cm表面复合速度： Sp rpNstSp pp(x) p0 pgp1 Lp Sp p exLLp7 10 31.15 10 7 1010 1.15 103 cm/ s2)按式 (5-162) ，均匀光照下考虑表面复合的空穴密度分布因而表面( x=0 )处的空穴密度p(0) p0pgp1Sp pLp Sp p式中 p0=ni2/n0，考虑到金在 n 型 Si 中起受主作用， n0=NDNT=1.9 1016 /cm3，故pni2p0 1.9 101610 2161.9 1016(1.15 1010)2 1.18 104cm 3代入数据得表面空穴密度p(0) 1.18 104 8.7 10 9 1

6、017 (1 1.154 103 8.73 10 9 9)2.76 10 4 1.15 103 8.7 10 9838.4 108cm 3因为 p0 1.38e-4 cm 75% 不被吸收时为 d 2.88e-5 cm20、考虑用光子能量 hv=1.9eV 的光入射一个 p=10ns 的 n 型砷化镓样品。 (a) 希望表面附近 的稳态额外载流子密度 p=1015cm-3，计算所需的入射功率密度 (不计表面效应和表面反 射 )。(b) 在表面以下什么位置， 产生率下降到表面处的 20%。(吸收系数可参考图 3-13 )。解： (a)能量为 hv=1.9eV 的光子的波长为 错误！未找到引用源。 0.65m，查表可知，此 时的吸收系数 错误！