半导体第五章答案

1、第五章4. 一块N型半导体材料的寿命为=10µs，光照在材料中会产生非平衡载流子，试求光照突然停止20µs后，其中非平衡载流子将衰减到原来的百分之几？解： 由公式 p(t)=( p0)e-t/ 得： p(t)/ ( p0)=e-2=13.5%5. N型硅中，掺杂浓度为ND=1016cm-3，光注入的非平衡载流子浓度n=p=1014cm-3。计算无光照和有光照时的电导率。解： 在此半导体内 n0p0 µn=1350 cm2/(Vs) µp=500 cm2/(Vs)无光照时 n0=ND =NDqµn=1016××10-19

2、15;cm 有光照时 =(n0+n)qµn+(p0+p)qµp=cm7. 掺施主浓度ND=1015cm-3的N型硅，由于光照产生了非平衡载流子n=p=1014cm-3。试计算这种情况下准费米能级的位置，并和原来的费米能级作比较。解. n0=ND=1015cm-3 ni×1010cm-3先求光照之前的费米能级EF由n0= niexp() 得 EF Ei=光照后 n=ND+×1015cm-3 由 n= niexp() 得 EFn Ei= p=p0+pp0=1014cm-3 由 p= niexp() 得 Ei EFp =在光照之前，费米能级比Ei高0.289e

3、V，光照之后准费米能级EFn eV，准费米能级EFp比原来的费米能级低了0.518eV。可见非平衡载流子对多子的准费米能级影响很小，对少子的准费米能级影响很大。12. 在掺杂浓度ND=1016cm-3，少数载流子寿命为10µs的N型硅中，如果由于外界作用，少数载流子全部给清除，那么在这种情况下电子空穴的产生率是多大？（设Et=Ei）。解： 此时 n=Nt= ND=1016cm-3 p=0 ni×1010cm-3NDn1= niexp()=ni p1= niexp()=ni由p1/( Ntrp) 得： rp=1/( Ntp)把以上值代入公式= -rp ni2 = -ni2/(

4、 Ntp)= -×1020/(1016×10×10-6)= -×109cm-3s-1电子×109cm-3s-1，负号表示产生率。13. 室温下，P型锗半导体中的电子寿命为350µs，电子迁移率µn=3600cm-2/(Vs),试求电子的扩散长度。解： 由爱因斯坦关系式得： Dn=kTµn/q Lp=14. 设空穴浓度是线性分布，在3µm内浓度差为1015 cm-3，µn=400cm-2/(Vs)，试计算空穴扩散电流密度。解： 空穴浓度是线性分布，那么 Dp=kTµp/q 那么 Jp= = -××10-19×400××1018 = -22，负号表示方向与参考方向相反16. 一块电阻率为3cm的N型半导体硅样品，空穴寿命p=5µs，在其平面形的表面处有稳定的空穴注入，过剩浓度(p)0=1013 cm-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1012 cm-3。解：=3cm 可以查到 ND<1017 cm-3µp=500 cm2/(Vs)Dp=kTµp/q=0.026×500=13cm2/sLp=8.06×10-