半導(dǎo)體物理學(xué)-習(xí)題及答案 ch03

第三章半導(dǎo)體中載流子的統(tǒng)計(jì)分布計(jì)算能量在E=Ec到E=Ec十100之間單位體積中的量子態(tài)數(shù)。試證明實(shí)際硅、鍺中導(dǎo)帶底部附近狀態(tài)密度公式為式(3-6)。當(dāng)E－EF為1.5k0T、4k0T、10k0T時(shí)，分別用費(fèi)米分布函數(shù)和玻耳茲曼分布函數(shù)計(jì)算電子占據(jù)各該能級(jí)的概率。畫(huà)出－78°C、室溫(27%°C)、500°C下的費(fèi)米分布函數(shù)曲線，并進(jìn)行比較。利用表3-2中的mn*、mp*數(shù)值，計(jì)算硅、鍺、砷化鎵在室溫下的Nc、Nv以及本征載流子濃度。計(jì)算硅在-78°C、27°C、300°C時(shí)的本征費(fèi)米能級(jí)，假定它在禁帶中線處合理嗎?－0.0072eV；－0.012eV；－0.022eV；①在室溫下，鍺的有效態(tài)密度Nc=1.05×1019cm-3，Nv=3.9×1018cm-3，試求鍺的載流子有效質(zhì)量mn*、mp*。計(jì)算77K時(shí)的Nc和Nv。①已知300K時(shí)，Eg=0.67eV;77K時(shí)，Eg=0.76eV。求這兩個(gè)溫度時(shí)鍺的本征載流子濃度。②77K時(shí)，鍺的電子濃度為1017cm-3，假定受主濃度為零，而Ec-ED=0.0leV，求鍺中的施主濃度ND。①，；②略；③利用題7所給的Nc和Nv數(shù)值及Eg=0.67eV，求溫度為300K和500K時(shí)，含施主濃度ND=5×1015cm-3、受主濃度NA=2×109cm-3的鍺中電子及空穴濃度。0.58132eV；計(jì)算施主雜質(zhì)濃度分別為1016cm-3、1018cm-3、1019cm-3的硅在室溫下的費(fèi)米能級(jí)，并假定雜質(zhì)全部電離。再用算出的費(fèi)米能級(jí)核對(duì)上述假定是否在每種情況下都成立。計(jì)算時(shí)，取施主能級(jí)在導(dǎo)帶底下面0.05eV處。；>>0.026成立，全電離；在ED之下，但沒(méi)有全電離；<0.026，在ED之上，大部分沒(méi)有電離以施主雜質(zhì)電離90%作為強(qiáng)電離的標(biāo)準(zhǔn)，求摻砷的n型鍺在300K時(shí)，以雜質(zhì)電離為主的飽和區(qū)摻雜質(zhì)的濃度范圍。若鍺中施主雜質(zhì)電離能△ED=0.01eV，施主雜質(zhì)濃度分別為ND=1014cm-3及1018cm-3。計(jì)算①99%電離;②90%電離;③50%電離時(shí)溫度各為多少。若硅中施主雜質(zhì)電離能△ED=0.04eV，施主雜質(zhì)濃度分別為1015cm-3、1018cm-3。計(jì)算①99%電離;②90%電離;③50%電離時(shí)溫度各為多少。有一塊摻磷的n型硅，ND=1015cm-3，分別計(jì)算溫度為①77K;②300K;③500K;④800K時(shí)導(dǎo)帶中電子濃度(本征載流子濃度數(shù)值查圖3-7)。①略；②；③；④計(jì)算含有施主雜質(zhì)濃度ND=9×1015cm-3及受主雜質(zhì)濃度為1.1×1016cm-3的硅在300K時(shí)的電子和空穴濃度以及費(fèi)米能級(jí)的位置。；－0.336eV摻有濃度為每立方米1022硼原子的硅材料，分別計(jì)算①300K;②600K時(shí)費(fèi)米能級(jí)的位置及多子和少子濃度(本征載流子濃度數(shù)值查圖3-7)。①0.182eV；②－0.025eV摻有濃度為每立方米1.5×1023砷原子和每立方米5×1022銦原子的鍺材料，分別計(jì)算①300K;②600K時(shí)費(fèi)米能級(jí)的位置及多子和少子濃度(本征載流子濃度數(shù)值查圖3-7)。①?gòu)?qiáng)電離飽和區(qū)，；②過(guò)渡區(qū)；施主濃度為1013cm-3的n型硅，計(jì)算400K時(shí)本征載流子濃度、多子濃度、少子濃度和費(fèi)米能級(jí)的位置。，，，0.017eV摻磷的n型硅，已知磷的電離能為0.044eV，求室溫下雜質(zhì)一半電離時(shí)費(fèi)米能級(jí)的位置和磷的濃度。0.534eV；求室溫下?lián)戒R的n型硅，使EF=(EC+ED)/2時(shí)銻的濃度。已知銻的電離能為0.039eV。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。①n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)帶底下面0.026eV處，計(jì)算銻的濃度和導(dǎo)帶中的電子濃度。②設(shè)n型外延層雜質(zhì)均勻分布，雜質(zhì)濃度為4.6X105cm-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5.2×1015cm-3，計(jì)算300K時(shí)EF的位置及電子和空穴濃度。①；②；③－0.276eV試計(jì)算摻磷的硅、