复旦半导体物理习题及答案PPT

1,第五次作业,1、对于Et位于禁带上半部的情形，对于强n，强p，弱n，弱p型半导体，讨论间接复合起决定作用的半导体的少子寿命，定性画出能带图。 解： (1)强n型: n0n1p1p0 (2)强p型: p0n1p1n0,2,第五次作业,(3)弱n型: n1n0p0p1 (4)弱p型: n1p0n0p1,3,第五次作业,2、用n型Ge作为Haynes- Schokley迁移率实验中的被测样品，实验装置如图所示。样品长1cm.探针1和探针2之间的距离为0.95cm，E0 = 2V,脉冲在探针1处注入后经过0.25ms到达探针2，脉冲宽度t =117 s (是在峰值位置的1/e处测得)，试计算空穴的迁移率和扩散系数，并由计算结果核对爱因斯坦关系式。 解：由题意： 当 时，,4,第五次作业,又 验证爱因斯坦关系：300k时,5,第五次作业,3、均匀掺杂n-Si样品，在其两面同时受均匀光照(见图）。选择光的强度和波长，使其不能穿透到半导体内部。稳态时，在x=0和x=W处都产生过剩载流子And, A=10-3，T=300K, Ndni（1）在半导体内部满足小注入条件吗？请解释；（2）求稳态时空穴浓度分布。 解： （1） 小注入条件：n << n0，p << n0 n= p= And=10-3n0 因此满足小注入条件 （2） 稳态时，连续性方程为： 通解为： 代入边界条件： 得到：,6,第五次作业,当LpW时，,7,第五次作业,4、在一块 p 型半导体中，有一种复合-产生中心，小注入时，被这些小中心俘获的电子发射回导带的过程和它与空穴复合的过程具有相同的几率。试求这种复合-产生中心的能级位置，并说明它能否成为有效的复合中心？ 解：电子产生率 空穴产生率 认为两者相等 得到：,8,第五次作业,（1）当为强p型半导体时， ，远离Ei 所以不是有效复合中心 （1）当为弱p型半导体时， ，靠近Ei 所以是有效复合中心,9,第五次作业,5、在下述条件下，是否有载流子的净复合或者净产生 （1）在载流子完全耗尽（即n，p都大大小于ni）的半导体区域。 （2）在只有少数载流子被耗尽（例如，pnni。 解：直接复合下： （1） 净产生 （2） 净产生 （3） 净复合 间接复合下： 近似认为rnrpr，则： 也只考虑npni2 的符号，与直接复合相同： （1）净产生；（2）净产生；（3）净复合,10,第六次作业,1、一硅突变 p-n 结，n区的n=5cm，p=1us；p区的n=0.1cm，n=5us，计算室温下空穴电流与电子电流之比、饱和电流密度，以及在正向电压0.3V时流过p-n结的电流密度。 解： n型 p型 电阻率： 查图415得掺杂浓度： 可求得少子浓度： 由 求得多子迁移率： 查图414得少子迁移率： 由爱因斯坦关系求得： 由 求得：,11,第六次作业,空穴电流与电子电流之比： 饱和电流密度： 电流密度：,12,第六次作业,2、条件与上题相同，计算下列电压下的势垒区宽度和单位面积上的电容：(1) -10V; (2) 0V; (3) 0.3V。 解：对于P+-N结， (1)-10V时， (2)0V时，,13,第六次作业,(2)0.3V时，,14,第六次作业,3、已知电荷分布(x)为：(1)(x)=0;(2) (x)=c;(3)(x)=qax(0<x<d),分别求电场强度|E(x)|和电位V(x),并作图。 解： (1)(x)=0 由边界条件： 得到： 对 积分，得到 ，显然,15,第六次作业,(2)(x)=c，假定在-d<x<0的区域内存在(x)=-c的区域，由边界条件可知 由泊松方程： 积分得：,16,第六次作业,由边界条件： 得到： 同理： 由边界条件： 得到：,17,第六次作业,(3)(x)=qax(0<x<d)，假定在-d<x<0的区域内存在(x)=-qax的区域，由边界条件可知 由泊松方程： 积分得：,18,第六次作业,由边界条件： 得到： 同理： 由边界条件： 得到：,19,4、高阻区杂质浓度 求其击穿电压。 解： 则有：,