半导体复习总结

第二章例题1.使用共价键模型，形象而简单地说明半导体的（1）失去原子；（2）电子（3）空穴;（4） 施主；（5）受主例题2.使用能带模型，形象而简单地说明半导体的：（1）电子；（2）空穴；（3）施主；（4）受主；（5） 温度趋于0K时，施主对多数载流子电子的冻结；（6） 温度趋于0K时，受主对多数载流子空穴的冻结；（7） 在不同能带上载流子的能量分布（8） 本征半导体；（9）n型半导体；（10）P型半导体；（11）非间并半导体；（12）间并半导体（13）直接带隙半导体；（14）间接带隙半导体：例题3.GaA的共价键模型如图，（1） 图中描述了GaAs中Ga和As原子移动的价键模型，图中阴影处的Ga和As表示是要移动的原子。提示：当把Ga和As原子移走时，它们将带走其成键电子（2） 重新画出GaA的共价键模型图，在图中有Si原子代替Ga和As原子的空位（3） 当Si原子代替Ga原子时，GaAs的掺杂是P型还是11型，为什么？（4） 当Si原子代替As原子时，GaAs的掺杂是P型还是n型，为什么？（5） 画出掺杂GaA的能带图，（a）Ga原子的位置由Si原子取代；（b）As原子的位置由Si原子取代图P2.4第三章例题31.有一n型半导体，除施主杂质浓度ND夕卜，还含有少量的受主，其浓度为NA,求弱电离情况下电子浓度的表达式

当有受主存在时，从癖激发出来的电子，有」部分要填充受主能缱凶,电中性条件为：M+〃°=祝其中N*为电离施主浓度N况=NdKE。)= 产二广l+exp(^Z^)〃。为导带中电子浓度E-E〃。='收（一土产）£-E N所以：Na+Ncexp（-- ）= ':_f号 1+exp^^）在弱电离范围内，上式右端分母中的可以忽略不计，则Er一 Er-EnM+exp(- =邮exp(-k°T k°T在极弱电离的情况下，激发到导带的电子数远小于受主N”故可忽略上式左端的第二项这样，由上式得到费诵目级NE,=En+kJ]n-^N,NNE-E〃=ZV^exp(-%勺N,k°T例题4两块半导体材料A与例题4两块半导体材料A与B除了禁带宽度不同，其他参数完全相同。A的禁带宽度为LOeV,B的禁带宽度为1.2eVo求T=300K时两种材料的n的比值。+0.202（0.0259）n（A）^^=47.5%（8）例5制造晶体管一般是在高杂质浓度的n型衬底上外延一层11型外延层，再在外延层中扩散硼、磷而成的。（1） 设n型硅单晶衬底是掺钥的，锐的电离能为0.039eV,300K时的EF位于导带下面0.026eV处，计算锐的浓度和导带中电子浓度。（2） 设n型外延层杂质均匀分布，杂质浓度为4.6x1015cm-3,计算300K时EF的位置及电子和空穴浓度。（3） 在外延层中扩散硼后，硼的浓度分布随样品深度变化。设扩散层某一深度处硼浓度为5.2xl015cm-3,计算300K时EF的位置及电子和空穴浓度。（4） 如温度升到500K,计算③中电子和空穴的浓度（500K本征载流子浓度m=4x!014cm-3）o20.(1)E<・-=0.026=kp,发生弱减并X0.3=9.48xioX0.3=9.48xiois/c/n3=**T)=E+ Nd〃。=%= f_F0.013l+2exp(^--^)0.013E-E ・・・Nd=〃°(1+2exp(七危)=nQ(1+2eOO2<5)=4.07xl019/a护⑵300K时杂质全部电离NEp=E+kJln—2-=Ec-0.223我* 」° N,'n0=N=4.6x1()15/cnf咀=(1.5xlO?=489x]o&〃3〃o4.6X1015(3)p°=N.-=5.2x10i5-4.6xIO15=6x1014/cnfn:(1.5xlO10)2c,,2, 3nQ=—= ——=3.75x10"/cmPo6x10"E,-Et=-kJhi也=0.026111 =-0.276^V卜f0 〃 1.5X1O10(4)5OOK时：/?.=4xlOi4c/w-3,处于过度区〃。+N』=p°+七%Po=K第四章例题1一块杂质补偿半导体中，受主杂质和施主杂质的浓度恰好相等。设杂质全部电离。求T=300K时硅的电导率，杂质浓度分别为N«=Nd=lVcmTNa=Nd=lVcmT例2特定半导体内存在三种散射机制。只存在一种散射机制时的迁移率^9=2000cm2/Vs，只存在第二种散射机制时的迁移为/a=1500c/772/Vs，只存在第三种散射机制时的迁移率为//3=500c/??2/Vs.求总迁移率。1111—= 1 1 P山土丛111= + + 2000 1500 500=0.00050+0.000667+0.0020orjU=316cnf/V—s3.22如图P3.22所示，无限长半导址棒“°的部分受到光照住棒“0的区域内单硼间单位体积内均为地产生Gl=1。门的屯f-空穴对/cm、so 的区域内GL=0.TOC\o"1-5"\h\z德态条件成立，半导体为硅材料，硅棒内均匀掺杂\>=10%此106s,温艮Jfe?r=300Ko ]3)在x=-«时，空穴的浓度是多少？说明原因。 I(bj在人=时，空穴的浓度是多少？说明原因。 I低浓度注入的条件或立吗？说明原因g ||(d)对于所有的.“求").：注意：⑴对工对和X0的情况分别使用皿⑴的表达式。 1(2)字。和临m必须在X=0处连续° I0图P322(a)Fartothenegativesideofx=0therewillbenoperturbationandp(—)=po=罚2加d=](P0/10】8=lO^/cm3(b)Weexpectaconcentrationgradientnearx.0duetodiffusion,butasxt—thegradientshouldyanish<Thus?farfromx=0thecarriersgeneratedbythelightmustjustbalancetheearnersbeingannihilatedbythermalR4Jundersteadystateconditions;ie,Gl=华n(°°)/叩or Apn(8)=G\_ip=(10l5)(lg)=lift/cm?and p(g)=po+尊n(8)=Apn(«>)=l09/cm3fYes|eThelargestgwilloccuratx=<~andVn(8)=lO9/cm3<<no=ND=lOl8/cm3Forx<0…0=Dp_地火2TPApn(x)=Ae-*0-B*Lp^Pn(-°°)=0=A=0Apn(x)= and绅n。)=d.xJLpdx£pForx>0…Apn(x)-GUp+A'e-〃Lp+8n3)=Gl"=8'=0Apn(x)=Gltp+腥一心血 =一 e却pF dxLpAtx=0…B=Gl卬+/C …continuityofApn(x)BILp=-A'/Lp •••continuityofd^pn(x)/dxB=-A=Gttp/2pe"如 .B=-A=Gttp/2pe"如 .・・K0sa)=and霍尔效应T=300K时，硅霍尔器件的参数如图2所示，d=5x1er'C7〃W=5x1O'2cm L=0.50cm测得：jx=0.50//i4VY=1.25V试确定：霍尔电压导电类型多数载流子浓度多数载流子迁移率B.=6.5x10-叮Eh=-16.5mV/cm⑴ =£Mrr=-(165X1