半導(dǎo)體物理與器件（第2版） 習(xí)題參考答案 第三章習(xí)題答案

第三章習(xí)題答案1、在半導(dǎo)體中載流子輸運的兩種機制是什么？答：對于半導(dǎo)體中的兩種載流子導(dǎo)帶電子和價帶空穴而言，存在兩種能導(dǎo)致其運動的機制分別是：外加電場作用下的漂移運動（由于載流子帶電，在電場的作用下受到電場力的作用而運動）；濃度梯度作用下載流子的擴散運動（由于各種原因?qū)е鲁霈F(xiàn)載流子分布的不均勻，系統(tǒng)為向平衡狀態(tài)過渡出現(xiàn)的由高濃度一側(cè)向低濃度一側(cè)的運動）。2、說明為什么電子和空穴的遷移率是不同的。答：遷移率是衡量載流子在單位電場強度的作用下獲得平均漂移速度大小的物理量。導(dǎo)帶電子和價帶空穴本質(zhì)上是導(dǎo)帶電子和價帶電子，由于一個是擺脫共價鍵束縛的較自由電子，另一個是仍受共價鍵束縛只可在共價鍵的等價位置之間運動的電子，因此相比較而言，導(dǎo)帶電子更容易改變其運動狀態(tài)，在相同的外加電場的作用下獲得更大的平均漂移速度，故導(dǎo)帶電子具有較大的遷移率；或者從公式μn=eτ已知T=300K時，低摻雜的硅樣品的電子遷移率為1359(a)計算電子兩次碰撞之間的時間間隔(b)若對其施加了600V/cm的電場，則兩次碰撞之間電子的平均漂移的距離是多少答：(a）根據(jù)遷移率的公式μn=eτ(b)根據(jù)其施加的電場，在這樣的電場下獲得的平均漂移速度為1359cm2V4、在T=300K時，本征半導(dǎo)體硅材料摻入了施主雜質(zhì)，摻雜濃度為1×1015cm-答：根據(jù)題目給出的條件，為n型半導(dǎo)體處于完全電離區(qū)，故其電導(dǎo)率公式為σ≈neμn將相關(guān)常數(shù)代入計算得到σ≈1×1015×1.6×10-19×1350=0.216S/cm或Ω?cm-1。其電阻率為4.63Ω?5、已知一種半導(dǎo)體材料的電子遷移率和空穴遷移率分別用和表示，證明當(dāng)空穴濃度為p0=niμnμ答：根據(jù)電導(dǎo)率公式σ=neμn+peμp結(jié)合熱平衡狀態(tài)下n0p0=ni2將n0=ni2p0代入電導(dǎo)率公式得到σ=n6、已知室溫下電阻率為8Ω?cm的答：根據(jù)題意，對n型半導(dǎo)體，其電導(dǎo)率公式近似為σ≈neμn，變形后為n7、計算室溫下本征砷化鎵的電導(dǎo)率，當(dāng)其摻入了雜質(zhì)濃度為1×答:本征砷化鎵的電導(dǎo)率用公式σi=eniμn+μp8、在T=300K時，半導(dǎo)體材料硅中摻入了NA=5×(a)電子濃度和空穴濃度(b)費米能級位置(c)電導(dǎo)率答：(a)根據(jù)題目給出條件，該半導(dǎo)體屬于n型補償半導(dǎo)體處于完全電離區(qū)，故其電子濃度為n0=1×1(b)費米能級位置E(c)電導(dǎo)率σ≈9、當(dāng)3V的電壓加在1.5cm長的半導(dǎo)體棒的兩端，半導(dǎo)體內(nèi)部空穴的平均漂移速度為5×1答：根據(jù)題意，半導(dǎo)體兩端加的電場強度為E=31.5=2V10、某非均勻摻雜的p型半導(dǎo)體，其在平衡狀態(tài)下的價帶頂附近的能帶圖如圖所示，為一條確定斜率的直線，其斜率由圖中給出參數(shù)確定，試求(a)該半導(dǎo)體內(nèi)建電場的表達(dá)式（用圖中給出參數(shù)表示）(b)在假設(shè)玻爾茲曼近似成立的前提下，該半導(dǎo)體空穴濃度和電子濃度隨x變化的函數(shù)關(guān)系如何，請寫出其表達(dá)式（設(shè)x=0處的電子和空穴濃度分別表示為n1和p1，載流子濃度用(c)在前面兩問的基礎(chǔ)上證明愛因斯坦關(guān)系xEFEvExEFEvEx=0x=LΔ(b)根據(jù)平衡半導(dǎo)體的載流子濃度公式n0=NCexpEF(c)根據(jù)該半導(dǎo)體是平衡狀態(tài)，故Jn=0，故有eμnnEx+eDndndx=