半导体器件-第4章习题

1第4章习题21.一扩散的p-n硅结在p侧为线性缓变结，其a=1019cm-4，而n侧为均匀掺杂，浓度为3×1014cm-3，如果在零偏压时，p侧耗尽区宽度为0.8μm，找出在零偏压时的总耗尽区宽度，内建电势和最大电场。解：p侧n侧由已知条件，可得p侧耗尽区边缘的杂质浓度为:axp=0.8×10-4cm×1019cm-4=8×1014cm-3,根据空间电荷区电荷的电中性条件，有Naxp/2=NDxn因此，总的耗尽层宽度为1.067+0.8=1.867μm根据泊松方程对于n型半导体一侧，有可得，n侧耗尽层宽度为:xn=1.067μm对于p型半导体一侧，有因此，内建电势为：54.决定符合下列p-n硅结规格的n型掺杂浓度：NA=1018cm-3，且VR=30V,T=300K,Emax=4×105V/cm.解：

耗尽区宽度所以，

当T=300K，VR=30V时，

6由于VR>>Vbi，所以

ND=1.76×1016cm-375.一突变p-n结在轻掺杂n侧的掺杂浓度为1015cm-3,1016cm-3和1017cm-3，而重掺杂p侧为1019cm-3，求出一系列的1/C2对V的曲线，其中V的范围从-4V到0V,以0.5V为间距，对于这些曲线的斜率及电压轴的交点给出注释。解，根据和Vbi=0.837Vbi=0.896Vbi=0.9568曲线的斜率反比于掺杂浓度，曲线的截距给出p-n结的内建电势。1/Cj21015cm-31016cm-31017cm-396.线性缓变硅结，其掺杂梯度为1020cm-4，计算内建电势及4V反向偏压的结电容(T=300K)。解：内建电势(P96附)所以，Vbi由结电容公式(p100,式38)=1010.在T=300K，计算理想p-n结二极管在反向偏压达到95%的反向饱和电流值时，需要外加的反向电压。解：由题意，可知J=Jp(xp)+Jn(xn)=Js[exp(qV/kT)-1]

V=0.017V1111.设计一硅p-n二极管，使得在Va=0.7V时，Jn=25A/cm2和Jp=7A/cm2。其他参数如下：ni=9.65×109cm-3，Dn=21cm2/sec,Dp=10cm2/sec,τp0=τn0=5×10-7sec.解：由题意知12同理因此，我们可以设计一个p-n结二极管，其NA=5.278×1016cm-3,ND=5.2×1015cm-3.13解：假定在τp=τn=10-6s时，Dn=21cm2/s,Dp=10cm2/s12.一理想硅p-n二极管，ND=1018cm-3，NA=1016cm-3，τp=τn=10-6s，且器件面积为1.2×10-5cm2.计算在300K，饱和电流的理论值；计算在±0.7V时的正向和反向电流。(a)由饱和电流密度的公式和所以，Js14由p-n结的截面积为可得(b)总电流密度为所以，15解：由题意知，如果忽略产生-复合电流的影响，则17.设计一p+-n硅突变结二极管，其反向击穿电压为130V，且正向偏压电流在Va=0.7V时为2.2mA.假设τpo=10-7s.设二极管的截面积为A，则16对于p+-n结，击穿电压为：所以，设:Ec=4×105V/cm，得当时，少数载流子的迁移率为500.

A=8.6×10-5cm217解：

解:(a)对于p-i-n二极管，其本征层极易耗尽，并假定耗尽区中的电场为常数。