半導(dǎo)體復(fù)習(xí)總結(jié)

第二章例題1.使用共價(jià)鍵模型，形象而簡單地說明半導(dǎo)體的(1)失去原子；(2)電子(3)空穴;施主；(5)受主例題2.使用能帶模型，形象而簡單地說明半導(dǎo)體的：電子；(2)空穴；(3)施主；(4)受主；溫度趨于0K時(shí)，施主對(duì)多數(shù)載流子電子的凍結(jié)；溫度趨于0K時(shí)，受主對(duì)多數(shù)載流子空穴的凍結(jié)；在不同能帶上載流子的能量分布本征半導(dǎo)體；(9)n型半導(dǎo)體；(10)P型半導(dǎo)體；(11)非間并半導(dǎo)體；(12)間并半導(dǎo)體(13)直接帶隙半導(dǎo)體；(14)間接帶隙半導(dǎo)體；例題3.GaA的共價(jià)鍵模型如圖，圖中描述了GaAs中Ga和As原子移動(dòng)的價(jià)鍵模型，圖中陰影處的Ga和As表示是要移動(dòng)的原子。提示：當(dāng)把Ga和As原子移走時(shí)，它們將帶走其成鍵電子重新畫出GaA的共價(jià)鍵模型圖，在圖中有Si原子代替Ga和As原子的空位當(dāng)Si原子代替Ga原子時(shí)，GaAs的摻雜是P型還是n型，為什么？當(dāng)Si原子代替As原子時(shí)，GaAs的摻雜是P型還是n型，為什么？畫出摻雜GaA的能帶圖，(a)Ga原子的位置由Si原子取代；(b)As原子的位置由Si原子取代第三章例題31.有一n型半導(dǎo)體，除施主雜質(zhì)濃度ND夕卜，還含有少量的受主，其濃度為NA，求弱電離情況下電子濃度的表達(dá)式

當(dāng)有受主存在時(shí)’從施主激發(fā)出來的電子，有一部分要填充受主能級(jí)％,電中性條件為：N+n=N+其中N+為電離施主濃度NnD=nd[1-f(氣)=ET-^1+exp(—fd)kTn。為導(dǎo)帶中電子濃度n=Nexp(-—c)0CkTNCF)=Dk0T1NCF)=Dk0T1+exp(E^^)kT在弱電離范圍內(nèi)，上式右端分母中的1可以忽略不計(jì)，則N+Nexp(一一cACkT在極弱電離的情況下，故可忽略上式左端的第二項(xiàng)N+Nexp(一一cACkT在極弱電離的情況下，故可忽略上式左端的第二項(xiàng)這樣，由上式得到費(fèi)米能級(jí)DkT激發(fā)到導(dǎo)帶的電子數(shù)遠(yuǎn)小于受主Na，NE=E+kTIndAn=NcNdexp(-Ec—E。)0NkT例題4兩塊半導(dǎo)體材料A與B除了禁帶寬度不同，其他參數(shù)完全相同。A的禁帶寬度為例題4兩塊半導(dǎo)體材料A與B除了禁帶寬度不同，其他參數(shù)完全相同。A的禁帶寬度為1.0eV，B的禁帶寬度為1.2eV。求T=300K時(shí)兩種材料的n的比值。or-(1-⑵2(0.0259)+0.202(0.0259)or二47.5例5制造晶體管一般是在高雜質(zhì)濃度的n型襯底上外延一層n型外延層，再在外延層中擴(kuò)散硼、磷而成的。（1）設(shè)n型硅單晶襯底是摻銻的，銻的電離能為0.039eV，300K時(shí)的EF位于導(dǎo)帶下面0.026eV處，計(jì)算銻的濃度和導(dǎo)帶中電子濃度。（2）設(shè)n型外延層雜質(zhì)均勻分布，雜質(zhì)濃度為4.6x1015cm-3,計(jì)算300K時(shí)EF的位置及電子和空穴濃度。（3）在外延層中擴(kuò)散硼后，硼的濃度分布隨樣品深度變化。設(shè)擴(kuò)散層某一深度處硼濃度為5.2x1015cm-3,計(jì)算300K時(shí)EF的位置及電子和空穴濃度。（4）如溫度升到500K，計(jì)算③中電子和空穴的濃度（500K本征載流子濃度ni=4x1014cm-3）。20.(1)EC-E^=0.026=k0T，發(fā)生弱減并2NfF(-1)=-_1V氏2x2.8x1019可3.14x0.3=9.48x1018/cm3ND1+2exp(fd)k0TE—E0.013N=n(1+2exp(-~fd)=n(1+2e0.026)=4.07x1019/cm30（2）300K時(shí)雜質(zhì)全部電離NE=E+kTln-^=E-0.223eVcn=N=4.6x1015/cm3p=二=(1.5x1010)2=4.89x104/cm30n4.6x1015(3)p0=N—N=5.2x1015—4.6x10臨=6x1014/cm3n=ni=(1.5x1010)2=3.75x105/cm30p6x10140E—E=—kTlnJ=0.026ln=—0.276eVF，0n1.5x1010(4)500K時(shí)：n=4x1014cm-3,處于過度區(qū)n+N=p+Nnp=n2第四章例題1一塊雜質(zhì)補(bǔ)償半導(dǎo)體中，受主雜質(zhì)和施主雜質(zhì)的濃度恰好相等。設(shè)雜質(zhì)全部電離。求T=300K時(shí)硅的電導(dǎo)率，雜質(zhì)濃度分別為n=七=1014cm-3N=Nd=1018cm-3例2特定半導(dǎo)體內(nèi)存在三種散射機(jī)制。只存在一種散射機(jī)制時(shí)的遷移率為口=2000cm2/皿，只存在第二種散射機(jī)制時(shí)的遷移為口=1500cm2/ks，只存在第三種散射機(jī)制時(shí)的遷移率為h=500cm2/協(xié).2求總遷移率。31111川R\J叢111=H120001500500=00005。+0.000667+。。020or川=3WSV-s"2如圖PX22聽示，無限妝半導(dǎo)牛棒ra0的郤分受到光照.隹棒jrX的區(qū)域內(nèi)單伽!問單&體稅內(nèi)均?勻地產(chǎn)生6產(chǎn)1『的咆『一空穴踱心?阮在工＜0的區(qū)域內(nèi)65恩態(tài)條件成立，半導(dǎo)休為畦樹料，辭棒內(nèi)均句摻柴虹=IO%nr\tf=10ftsTjSS為T=300Ko3】在、=-?時(shí).空穴的濃度是多少？說明原因口（b）在人二7時(shí).空穴的濃度站多少？說明原因口&）低濃度注入的條件成立巧？說明原因口苗）時(shí)于所有的j:.求*心工注意;⑴時(shí)一。n和x。的情配分別使用飄4）的表達(dá)式⑵博"和峋心必須在牙工。處連續(xù)'nFartothenegativesideofx-0therewillbenopenurbationandP(—)=po=泌/Nd=lO^/lO18=lO^/cm3Weexpectaconcentrationgradientnearx?0duetodiffusion,butasx—>?>thegradientshouldvanish.Thus,farfromx=0thecarriersgeneratedbythelightmustjustbalancethecarriersbeingannihilatedbythermalR-Gundersteadystateconditions;i.eMGl=與nS)/*or4Pu(8)=Gl^p=(1015)(10勺=1(ft/cm?andp(T=po+Apn(<x>)=Apn3)=pYes].Thelargest皿>willoccuratx=?>and華n(°°)=lO^/cm3?no=Nd=1018/cm3Forx<0...2o=-業(yè)女2TPApn(x)=A.-WLp+海加PApn(-O°)=0nA=0Apn(jt)■B*LpanddAPnQ)=￡ex^pdxLpForx>0...Dp舉一孕L+Gld#tpMiCO=GUp+A2-〃Lp+B‘*LpAPn(°°)=Gl名p=8'=08n(x)=G”p+腿-心and=-AlAPn(°°)=Gl名pAtx=0…B=Gl%+4‘...continuityofApnWB/Lp=一A'/Lp...continuityofdApn(jr)/drorB=-A*=Gttp/2霍爾電壓導(dǎo)電類型多數(shù)載流子濃度多數(shù)載流子遷移率E^=-16.5mV/cmB=6.5x10-2T霍爾效應(yīng)T=300K時(shí)，硅霍爾器件的參數(shù)如圖2所示，d=5x10-3cmW=5x10-2cmL=0-50cm測得：I=0.50mA霍爾電壓導(dǎo)電類