半导体物理习题答案(1-3章)

#d2Gdn22n2为最小点的取值2u=qn

nuiP>0n=nu/uipn因此Gmin+ni；'u/uu)=2qnpnni②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：G=2qn：'uu=2x1.602x10-19xlxlOiox<1350x500=2.632x10-6S/cmmini¥npg=qn(u+u)=1.602x10-19x1x10i0x(1350+500)=2.964x10-6S/cmiipnGe:g=2qn屮u=2x1.602x10-19x1x1010xv3900x1900=8.722x10-6S/cmmini*npg=qn(u+u)=1.602x10-19x1x1010x(3900+1900)=9.292x10-6S/cmiipn

第5章非平衡载流子1.在一个n型锗样品中，过剩空穴浓度为10i3cm-3，空穴的寿命为100妙。计算空穴的复合率。Ap解：复合率为单位时间单位体积内因复合而消失的电子-空穴对数，根据工=u得=1017cm-3-s。=1017cm-3-s。U==T100X10-64.一块半导体材料的寿命T=10ps，光照在材料中会产生非平衡载流子，试求光照突然停止20妙后，其中非平衡载流子将衰减到原来的百分之几?解：已知光照停止非平衡载流子浓度的衰减规律为Ap(t)=(Ap)e-T0因此光照停止后，任意时刻非载流子浓度与光照停止时的初始浓度之比为Ap(t)严=et(Ap)0t=20卩s，t=10ys，代入上式，得AP（20）-20135%G=e10=e-2=13.5%p）06.画出p型半导体在光照(小注入)前后的能带图，标出原来的费米能级和光照时的准费米能级。EFEvEFEvFEp光照前能带图光照后(小注入)能带图F光照前能带图光照后(小注入)能带图注意：A.p型半导体费米能级Ef靠近价带;B.因为是小注入，Ap«p0，即p=p+ApB.因为是小注入，Ap«p0，即p=p0FFF

在E之下，因为p>p；F0C.即便是小注入，p型半导体中也必是An>>n,固En要远比E更接近导带，但因为是0FF小注入，An<<p，所以En距导带底的距离必大于E距价带顶的距离。0FF8.在一块p型半导体中，有一种复合-产生中心，小注入时，被这些中心俘获的电子发射回导带的过程和它与空穴复合的过程具有相同的几率。试求这种复合-产生中心的能级位置，并说明它能否成为有效的复合中心？解：根据复合中心的间接复合理论，单位时间单位体积中由复合中心能级E发射回导带的t电子数应等于E上俘获的电子数n与电子激发概率s之积（其中s二rn），与价带空穴tt——n1相复合的电子数则为rpn，式中，rp可视为E能级上的电子与价带空穴相复合的几率。ptpt由题设条件可知二者相等，即rn二rpn1p式中n=N式中n=Nexp1cE—E——tckT0对于一般复合中心，r-r或相差甚小，可认为n=p；再np1由小注入条件p=po+Ap-po，可得ni〜po即Nexpc即NexpcE—E——tckT0=Nexp一v丿kE—E—FvkT0N由此得E=E+E一E一kTlnctcvF0Nv1(N)因为本征费米能级E=三E+E一kT，所以上式可写为E=2E-E或i2kcv0N丿tiFv室温下，p型半导体E一般远在E之下，所以，E远在E之上，固不是有效复合中心。Fiti13.室温下，p型Ge半导体中电子的寿命为e=350個，电子的迁移率n卩=3600cm2/V-s，试求电子的扩散长度。n

DkTkT解：根据爱因斯坦关系：f=1可得：D=卩"T-卩qnnqn室温下，D=室温下，D=卩•nnkT—0—

q=3600x0.026=93.6cm2/s电子扩散长度L='nJD=\.‘93.6x350x10-6=0.181cmnn16.-块电阻率为3Q・cm的n型硅样品，空穴寿命tp=5卩s，在其平面形的表面处有稳定的空穴注入，过剩浓度(Ap)=1013cm-3。计算从这个表面扩散进入半导体内部的空穴电流0密度，以及在离表面多远处过剩空穴浓度等于I。12cm-3?解：过剩空穴所遵守的扩散方程为D解：过剩空穴所遵守的扩散方程为Dpdx2d2Ap(x)Ap(x)0'x=0,Ap(0)=1013cm-3x=s,Apd)=0由Ap(x)=ApeLp,L=Dt可得0p斗ppdAp(x)空穴电流密度dAp(x)空穴电流密度J=-qDpp