半导体物理考试复习题

1、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er=17，电子的有效质量 =0.015m0, m0为电子的惯性质量，求施主杂质的电离能，施主的弱束缚电子基态轨道半径

2、。8.磷化镓的禁带宽度Eg=2.26eV，相对介电常数er=11.1，空穴的有效质量m*p=0.86m0,m0为电子的惯性质量，求受主杂质电离能；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. 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=0.76

3、eV。求这两个温度时锗的本征载流子浓度。77K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

4、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： 硼原子3´1015cm-3; 硼原子1.3´1016cm-3+磷原子1.0´1016cm-3 磷原子1.3´1016cm-3+硼原子1.0´1016cm 磷原子3´1015cm-3+镓原子1´1017cm-3+砷原子1&#

5、180;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。硼原子3´1015cm-3 查图4-14（a）知，硼原子1.3´1016cm-3+磷原子1.0´1016cm-3 ,，查图4-14（a）知，磷原子1.3´1016cm-3+硼原子1.0´1016cm ,，查图4-14（a）知，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. 证明当un¹up且电子浓度n=n

6、i时，材料的电导率最小，并求smin的表达式。解：令因此，为最小点的取值试求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t。 （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Dn=Dp=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1W·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1017c