半導(dǎo)體物理與器件課后習(xí)題1

《半導(dǎo)體物理與器件課后習(xí)題1》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

1、習(xí)題11.1確定晶胞中的原子數(shù)：（a）面心立方；（b）體心立方；(c)金剛石晶格。解：（a）面心立方：8個拐角原子×=1個原子6個面原子×=3個原子面心立方中共含4個原子（b）體心立方：8個拐角原子×=1個原子1個中心原子=1個原子體心立方中共含2個原子（c）金剛石晶格：8個拐角原子×=1個原子6個面原子×=3個原子4個中心原子=4個原子金剛是晶格中共含8個原子1.15計算如下平面硅原子的面密度：（a）（100），（b）（110），（c）（111）。解：(a):（100）平面面密度，通過把晶格原子數(shù)與表面面積相除得：面密度==(b):(110)表面面密度==(c):(111)表面面密

2、度==1.19（a）如果硅中加入濃度為2×/的替位硼雜質(zhì)原子，計算單晶中硅原子替位的百分率。（b）對于濃度為/的硼雜質(zhì)原子，重新計算（a）解：（a）：硅原子的體密度硅原子替位百分率=（b）同理：硅原子替位百分率=習(xí)題23.14圖3.35所示色E-k關(guān)系曲線表示了兩種可能的價帶。說明其中哪一種對應(yīng)的空穴有效質(zhì)量較大。為什么？解：圖中B曲線對應(yīng)的空穴有效質(zhì)量較大空穴的有效質(zhì)量：圖中曲線A的彎曲程度大于曲線B故3.16圖3.37所示為兩種不同半導(dǎo)體材料導(dǎo)帶中電子的E-k關(guān)系拋物線，試確定兩種電子的有效質(zhì)量（以自由電子質(zhì)量為單位）。解：E-k關(guān)系曲線k=0附近的圖形近似于拋物線故有：由圖可知

3、①對于A曲線有②對于B曲線有3.20硅的能帶圖3.23b所示導(dǎo)帶的最小能量出現(xiàn)在[100]方向上。最小值附近一維方向上的能量可以近似為其中是最小能量的k值。是確定時的粒子的有效質(zhì)量。解：導(dǎo)帶能量最小值附近一維方向上的能量當(dāng)時；又時粒子的有效質(zhì)量為：3.24試確定T=300K時GaAs中之間的總量子態(tài)數(shù)量。解：根據(jù)當(dāng)T=300K時GaAs中之間總量子態(tài)數(shù)量：3.37某種材料T=300K時的費米能級為6.25eV。該材料中的電子符合費米-狄拉克函數(shù)。（a）求6.50eV處能級被電子占據(jù)的概率。（b）如果溫度上升為T=950K，重復(fù)前面的計算（假設(shè)不變）.(c)如果比費米能級低0.03eV

4、處能級為空的概率是1%。此時溫度為多少？解：根據(jù)費米-狄拉克分布函數(shù)：（a）在6.50eV處能級被電子占據(jù)的概率：（b）溫度上升為950K時6.50eV能級被占據(jù)概率：（c）有題意可知比費米能級低0.3eV處能級為空的概率為1%，即被占據(jù)的概率為99%故此時溫度為757K習(xí)題44.14假設(shè)某種半導(dǎo)體材料的導(dǎo)帶狀態(tài)密度為一常量K,且假設(shè)費米-狄拉克統(tǒng)計分布和波爾茲曼近似有效。試推導(dǎo)熱平衡狀態(tài)下導(dǎo)帶內(nèi)電子濃度的表達式。解：令常數(shù)，則：設(shè)則上式可寫為4.22(a)考慮T=300K時的硅。若求(b)假設(shè)(a)中的保持不變，求T=400K時的值(c)求出(a)與(b)中的解：當(dāng)T=300K時，

5、硅的則(b)當(dāng)T=300K時，硅中當(dāng)T=400K時則：(c)由(a)得:對（b）有：習(xí)題四（2）4.34已知T450K時的一塊硅樣品，摻雜了濃度為的硼和濃度為的砷。（a）該材料時n型半導(dǎo)體還是p型半導(dǎo)體？(b)計算電子的濃度和空穴的濃度。(c)計算已電離的雜質(zhì)濃度。解：T=450K時對于硅：(a)(b)空穴濃度：電子濃度:(c);450K時為強電離區(qū)故從而已電離的雜質(zhì)濃度為4.51(a)T300K時硅中摻雜了濃度為的磷原子，確定硅的費米能級相對于本征費米能級的位置。(b)假如加入的雜質(zhì)換為濃度為的硼原子重復(fù)（a）.（c）分別計算與中的電子子濃度。解：（a）:即硅的費米能級高于本征費米

6、能級0.2877ev處；（b）即硅的費米能級低于本征費米能級0.2877ev處；（c):（a）得：故：電子濃度（b)習(xí)題55.9在一塊特殊的半導(dǎo)體材料中，,,且這些參數(shù)不隨溫度變化。測得T=300K時的本征電導(dǎo)率為。求T=500K時的電導(dǎo)率?解：電導(dǎo)率T=300K時本征電導(dǎo)率為故即從而有5.29半導(dǎo)體中總電流恒定，由電子漂移電流和空穴擴散電流組成。電子濃度恒為，空穴濃度為其中L=12，空穴擴散系數(shù)，電子遷移率，總電流密度。計算：(a)空穴擴散電流密度隨x的變化關(guān)系；(b)電子電流密度隨x的變化關(guān)系；(c)電場強度隨x的變化關(guān)系。解：（a）空穴擴散電流密度（b)電子漂移電流密度(c)5

7、.33熱平衡半導(dǎo)體(沒有電流)的施主雜質(zhì)濃度在范圍內(nèi)呈指數(shù)變化：其中為常數(shù)。（a）求范圍內(nèi)的電場分布函數(shù)；（b）求處和處之間的電勢差。解：電場（b）處和處之間的電勢差