半导体器件物理(第二版)第二章答案
施敏-课后习题答案2
ni (9.65 10 ) n p 5 1015 1.86 10 4 cm 3
1 qp p
2
9 2
1 1.6 10 19 5 1015 350 3.57cm
(c) 51015硼原子/cm3、1017砷原子/cm3及1017镓 原子/cm3
(a) q
a q kT n N 0 exp( ax) q a kT n N 0 exp( ax ) a kT n N D q n N D a kT q
注，可用题十中的公式：
kT dN D ( x) 1 E(x) q N ( x) dx D
4 4 22 3 2 . 2 10 cm a 3 (5.65 108 )3
密度 = 每立方厘米中的原子数× 原子量/阿伏伽德罗常数
(69.72 74.92) 3 2.2 10 g / cm 23 6.02 10
22
2.2 144.64 g / cm 3 60.2
解：在能量为dE范围内单位体积的电子数N(E)F(E)dE, 而导带中每个电子的动能为E-Ec 所以导带中单位体积电子总动能为
Ec
( E Ec ) N ( E ) F ( E )dE
N ( E ) F ( E )dE
而导带单位体积总的电子数为
Ec
导带中电子平均动能：
Ec
( E Ec ) N ( E ) F ( E )dE
Slr vth p N st 107 2 1016 1010 20cm / s
半导体器件物理 习题答案
第二章
热平衡时的能带和载流子浓度
《半导体物理》习题答案第二章
补充 1、在硅晶体的深能级图中添加铒 (Er)、钐 (Sm)、钕(Nd)及缺陷深中心（双空位、E 中心、A
第2章
中心）的能级。 （略） 补充 2、参照上列 GaN 中常见杂质及缺陷的电离能参数表（或参考书表 2-4）回答下列问题： 1）表中哪些杂质属于双性杂质？ 2）表中还有哪些杂质可能跟这些杂质一样起双重作用，未发现其双重作用的可能原因是什 么？ 3）Mg 在 GaN 中起施主作用的电离能为什么比 Si、C 施主的电离能大，且有两个不同值？ 4）Ga 取 N 位属何种缺陷，有可能产生几条何种能级，其他能级观察不到的可能原因是什 么？ 5）还能不能对此表提出其他问题？试提出并解答之。 答：1）按表中所列，Si、C、Mg 皆既为施主亦为受主，因而是双性杂质。 2）既然 II 族元素 Mg 在 N 位时能以不同电离能 0.26eV 和 0.6eV 先后释放其两个价电子，那么 表中与 Mg 同属 II 族元素的 Be、Zn、Cd、Hg 似也有可能具有类似能力，I 族元素 Li 更有可能在 N 位上释放其唯一的外层电子而起施主作用。现未发现这些杂质的施主能级，原因可能是这些元素释 放一个电子的电离能过大，相应的能级已进入价带之中。 3）Mg 在 GaN 中起施主作用时占据的是 N 位，因其外层电子数 2 比被其置换的 N 原子少很多， 因此它有可能释放其价电子，但这些电子已为其与最近邻 Ga 原子所共有，所受之约束比 Si、C 原子 取代 Ga 原子后多余的一个电子所受之约束大得多，因此其电离能较大。当其释放了第一个电子之后 就成为带正电的 Mg 离子，其第二个价电子不仅受共价环境的约束，还受 Mg 离子的约束，其电离能 更大，因此 Mg 代 N 位产生两条深施主能级。 4）Ga 取 N 位属反位缺陷，因比其替代的 N 原子少两个电子，所以有可能产生两条受主能级， 目前只观察到一条范围在价带顶以上 0.59eV1.09eV 的受主能级， 另一能级观察不到的原因可能是其 二重电离（接受第二个共价电子）的电离能太大，相应的能级已进入导带之中。 （不过，表中所列数 据变化范围太大，不合情理，怀疑符号有误，待查。 ） 5）其他问题例如： 为什么 C 比 Si 的电离能高？答：因为 C 比 Si 的电负性强。 Li 代 Ga 位应该有几条受主能级？答：Li 比 Ga 少两个价电子，应该有两条受主能级。 ……….
半导体器件基础习题答案(完美版)
p n ND N A n / 2 n ND 0 N D n / 2 ni / 2 0.707 1013 / cm 3
2.17 Q: 求在下列条件下，均匀掺杂硅样品中平衡状态的空穴和电子浓度： 1. T 300K , N A N D , N D 1015 / cm3 A: T 300 K , ni 1010 / cm 3
可认为是本征半导体 n p ni 1016 / cm 3
2.21 Q:编写计算机程序, 画出类似图 2.21 的 Ef－Ei 与 NA 或 ND 的变量关系。
（注：本题及以下相关题目的 matlab 程序不是标准答案，仅供参考！ ）
1062109053 杨旭一整理 （仅供参考）
3
gv ( E )[1 f ( E )]
f (E)
1 1 e
( E E F ) / kT
e ( E EF ) / kT , E EF 3kT
gc (E) f (E)
* * mn 2mn ( E Ec ) ( E EF ) / kT e 2 3 * * mn 2mn 2 3
1062109053 杨旭一整理 （仅供参考） 2
半导体器件习题答案
(e) Q: 非简并锗样品，在平衡条件下温度保持在接近室温时，已知： ni 1013 / cm3 , n 2 p, N A 0 求 n 和 ND A: 由非简并，得 n 2 np n 2 / 2 n 2n 1.414 1013 / cm3
(f) 温度趋向于 0 K 时，受主对多数载流子空穴的冻结 (g) 在不同能带上载流子的能量分布 (h) 本征半导体
(i) n 型半导体
(j) p 型半导体
半导体第二章习题解析
等m效0玻尔半径
（Ge: ，Si:
）试，计基r 算质16G相e对r,S价i浅h电施q2常2r主rm数n*0的12束缚
2－2
硅中掺入某种施主杂质，设其电子有效质
量 mn* ,0计.2算6m电0 离能为多少？若
，其电
离能又m为n* 多 0少.4？m0这两种值中哪一种更接近实验值？
解答：利用类氢原子模型：
E Di
mn* m0
E0
2 r
E0 13.6eV , 对Si : r 12
mn*
0.26m0 , Eni
第二章
PowerPoint2003
《半导体物理》第二章
2－1 2－2 2－3 2－4 2－5 2－5(2)
2－6 2－6(2) 2－7 2－8 2－8(2)
2－1
掺入锗，硅晶体中的杂质通常有磷，铟，锑,硼， 砷，铝，镓，铋，
其中哪些是施主杂质? 哪些是受主杂质？
解答：
磷，砷，铋，锑为Ⅴ族元素，为施主杂质 硼，铝，镓，铟为Ⅲ族元素，为受主杂质。
解答： 施主能级和受主能级分别以D和A表示： 如下图：
硅晶体中(eV)
锗晶体中(eV)
类型
Au D A
Ag D A
Cu A Fe D Zn A Cd A Ni A
位置
类型
EV 0.35
D
EC 0.54
A
EV 0.32
A
EC 0.29
A EV 0.24, EV 0.37, EV 0.52
E1
a
Z
2 e ff
25 128
5 4
Z eff
E2
aZ
2 eff
将 E2 0.055 2.475 2 0.3365 eV EAi2
施敏-课后习题答案
exp(ax)
aq
kT q
n N0
exp(ax)
a kTn N0 exp(ax)
a kTn N D qn N D
akT q
注，可用题十中的公式：
E(x)
kT q
1 N D (x)
dN D (x) dx
(b) E(x) a kT 1106 0.026 260V / cm q
(1) 低温情况（77K）
由于低温时，热能不 足以电离施主杂质，大部 分电子仍留在施主能级， 从而使费米能级很接近施 主能级，并且在施主能级 之上。（此时，本征载流 子浓度远小于施主浓度）
EF
EC
ED 2
kT 2
ln
ND NC
0.027
0.022
0.005eV
(2) 常温情况（T=300K）
n
ni 2 p
(9.65109 )2 5 1015
1.86104 cm3
1 qp p
1 1.6 1019 5 1015 150 8.33cm
8. 给定一个未知掺杂的硅晶样品，霍耳测量提供了以下的 信息：W = 0.05 cm，A = 1.610-3 cm2（参考图3.8），I = 2.5 mA，且磁场为30T（1特斯拉（T）= 10-4 Wb/cm2）。若 测量出的霍耳电压为 +10 mV，求半导体样品的霍耳系数、 导体型态、多数载流子浓度、电阻率及迁移率。
因为霍耳电压为正的，所以该样品为p型半导体(空穴导电)
多子浓度：
p
IBZW qVH A
2.5103 30104 0.05 1.61019 10103 1.6103
半导体器件物理（第二版）第二章答案解析
半导体器件物理（第⼆版）第⼆章答案解析2-1．P N +结空间电荷区边界分别为p x -和n x ，利⽤2TV V i np n e=导出)(n n x p 表达式。
给出N 区空⽳为⼩注⼊和⼤注⼊两种情况下的)(n n x p 表达式。
解：在n x x =处 ()()??-=??-=KT E E n x n KT E E n x p i Fn in n FP i i nn exp exp()()VT V i Fp Fn i n n n n e n KT E E n x n x p 22exp =-= ⽽()()()000n n n n nn n n n n n n p x p p p n x n n n p x =+?≈?=+?=+ （n n n p ?=?）()()TTV Vin n n V V in n n en p n p e n n n p 2020=?+?=?+2001TV V n i n n n p n p e n n +=T V V 22n n0n i p +n p -n e =0n p =(此为⼀般结果)⼩注⼊：（0n n n p <2== ()002n n i p n n =⼤注⼊： 0n n n p >>? 且 n n p p ?= 所以 TV V ine n p 22=或 TV Vi n en p 2=2-2．热平衡时净电⼦电流或净空⽳电流为零，⽤此⽅法推导⽅程20lniad T p n n N N V =-=ψψψ。
解：净电⼦电流为()n nn nI qA D n xµε?=+?处于热平衡时，I n ＝0 ，⼜因为d dxψε=-所以nnd nn D dx xψµ?=?，⼜因为n T n D V µ=（爱因斯坦关系）所以dn nV d T=ψ，从作积分，则2002ln ln ln ln ln i a d n p T n T po T d T T a in N NV n V n V N V V N n ψψψ=-=-=-=2-3．根据修正欧姆定律和空⽳扩散电流公式证明，在外加正向偏压V 作⽤下，PN 结N 侧空⽳扩散区准费⽶能级的改变量为qV E FP =?。
半导体物理学简明教程答案陈志明编第二章 半导体中的载流子及其输运性质 课后习题答案
第二章 半导体中的载流子及其输运性质1、对于导带底不在布里渊区中心，且电子等能面为旋转椭球面的各向异性问题，证明每个旋转椭球内所包含的动能小于（E －E C ）的状态数Z 由式（2-20）给出。
证明：设导带底能量为C E ，具有类似结构的半导体在导带底附近的电子等能面为旋转椭球面，即⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++=-l t C m k m k k E k E 23222122)( 与椭球标准方程2221122221k k k a b c++= 相比较，可知其电子等能面的三个半轴a 、b 、c 分别为212])(2[ c t E E m b a -== 212])(2[c l E E m c -= 于是，K 空间能量为E 的等能面所包围的体积即可表示为232122)()8(3434C t l E E m m abc V -==ππ因为k 空间的量子态密度是V/(4π3)，所以动能小于（E －E C ）的状态数（球体内的状态数）就是2/332/122)()8(31C t l E E m m V Z -=π2、利用式（2-26）证明当价带顶由轻、重空穴带简并而成时，其态密度由式（2-25）给出。
证明：当价带顶由轻、重空穴带简并而成时，其态密度分别由各自的有效质量m p 轻和m p 重表示。
价带顶附近的状态密度应为这两个能带的状态密度之和。
即：2/132/321)()2(2)(E E m V E g V p V -= 轻π 2/132/322)()2(2)(E E m V E g V p V -=重π价带顶附近的状态密度 =)(E g V 1)(E g V 2)(E g V +即：=)(E g V 2/132/32)()2(2E E m V V p -轻π+2/132/32)()2(2E E m V V p - 重π ]2)2[()(223232212）（重轻p P V m m E E V +-=π 只不过要将其中的有效质量m p *理解为3/22/32/3*)(重轻p p p m m m +=则可得：])2)2[()2(2/32323*重轻（p p p m m m +=带入上面式子可得： 2/132/3*2)()2(2)(E E m V E g V p V -=π 3、完成本章从式（2-42）到（2-43）的推演，证明非简并半导体的空穴密度由式（2-43）决定。
半导体物理学答案 第二章
第五章 金属-半导体接触1、 用不同波长的光照射置于真空中的金、银、铜三种金属和施主浓度皆为1×1016cm -3的锗、硅、砷化镓三种半导体的清洁表面，欲使其向真空发射电子，求各自的激发光临界波长。
计算时需要的相关参数见表5-1和5-2（下同）。
解：根据能量与波长关系：λγchh E ==可得Ehc =λ 金、银、铜三种金属的功函数分别为5.20eV 4.42eV 4.59eV 施主浓度皆为1×1016cm -3的锗、硅、砷化镓三种半导体的功函数分别为 4.31eV 4.25eV 4.17eV对于金：nm E hc 239106.120.51031062.619834=⨯⨯⨯⨯⨯==--λ 对于银：nm E hc 281106.142.41031062.619834=⨯⨯⨯⨯⨯==--λ对于铜：nm E hc 270106.159.41031062.619834=⨯⨯⨯⨯⨯==--λ 对于锗：nm E hc 288106.131.41031062.619834=⨯⨯⨯⨯⨯==--λ 对于硅：nm E hc 292106.125.41031062.619834=⨯⨯⨯⨯⨯==--λ对于砷化镓：nm E hc 298106.117.41031062.619834=⨯⨯⨯⨯⨯==--λ 2、 计算N D = 5×1016cm -3 的n-Si 室温下的功函数。
将其分别与铝、钨、铂三种金属的清洁表面相接触，若不考虑表面态的影响，形成的是阻挡层还是反阻挡层？分别画出能带图说明之。
解：设室温下杂质全部电离，则其费米能级由n 0=N D =5⨯1015cm -3求得：17C C C 19C 10ln 0.026ln 0.15 eV 2.810D F NE E kT E E N =+=+=-⨯ 其功函数即为：C () 4.050.15 4.20V SF W E E e χ=+-=+=若将其与功函数较小的Al （W Al =4.18eV ）接触，则形成反阻挡层，若将其与功函数较大的Au （W Au =5.2eV ）和Mo （W Mo =4.21eV ）则形成阻挡层。
半导体器件物理(第二版)第二章答案解析
2-1．P N +结空间电荷区边界分别为p x -和n x ，利用2TV V i np n e=导出)(n n x p 表达式。
给出N 区空穴为小注入和大注入两种情况下的)(n n x p 表达式。
解：在n x x =处 ()()⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⎪⎭⎫⎝⎛-=KT E E n x n KT E E n x p i Fn in n FP i i nn exp exp()()VT V i Fp Fn i n n n n e n KT E E n x n x p 22exp =⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-= 而()()()000n n n n nn n n n n n n p x p p p n x n n n p x =+∆≈∆=+∆=+ （n n n p ∆=∆）()()TTV Vin n n V V in n n en p n p e n n n p 2020=∆+⇒=∆+2001TV V n i n n n p n p e n n ⎛⎫⇒+=⎪⎝⎭ T V V 22n n0n i p +n p -n e =0n p =(此为一般结果)小注入：（0n n n p <<∆）T TV V n V V n i n e p e n n p 002== ()002n n i p n n =大注入： 0n n n p >>∆ 且 n n p p ∆= 所以 TV V ine n p 22=或 TV Vi n en p 2=2-2．热平衡时净电子电流或净空穴电流为零，用此方法推导方程20lniad T p n n N N V =-=ψψψ。
解：净电子电流为()n nn nI qA D n xμε∂=+∂处于热平衡时，I n ＝0 ，又因为d dxψε=-所以nnd nn D dx xψμ∂=∂，又因为n T n D V μ=（爱因斯坦关系） 所以dn nV d T=ψ， 从作积分，则2002ln ln ln ln ln i a d n p T n T po T d T T a in N NV n V n V N V V N n ψψψ=-=-=-=2-3．根据修正欧姆定律和空穴扩散电流公式证明，在外加正向偏压V 作用下，PN 结N 侧空穴扩散区准费米能级的改变量为qV E FP =∆。
半导体物理课后习题解答
半导体物理课后习题解答The saying "the more diligent, the more luckier you are" really should be my charm in2006.半导体物理习题解答1－1．P 32设晶格常数为a 的一维晶格,导带极小值附近能量E c k 和价带极大值附近能量E v k 分别为：E c k=0223m k h +022)1(m k k h -和E v k= 0226m k h －0223m k h ；m 0为电子惯性质量,k 1＝1/2a ；a ＝;试求： ①禁带宽度；②导带底电子有效质量； ③价带顶电子有效质量；④价带顶电子跃迁到导带底时准动量的变化; 解 ①禁带宽度Eg根据dk k dEc )(＝0232m kh ＋012)(2m k k h -＝0；可求出对应导带能量极小值E min 的k 值：k min ＝143k ,由题中E C 式可得：E min ＝E C K|k=k min =2104k m h ； 由题中E V 式可看出,对应价带能量极大值Emax 的k 值为：k max ＝0；并且E min ＝E V k|k=k max ＝02126m k h ；∴Eg ＝E min －E max ＝021212m k h ＝20248a m h＝112828227106.1)1014.3(101.948)1062.6(----⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯＝ ②导带底电子有效质量m n0202022382322m h m h m h dkE d C =+=；∴ m n ＝022283/m dk E d h C= ③价带顶电子有效质量m ’2226m h dk E d V -=,∴0222'61/m dk E d h m Vn -== ④准动量的改变量h △k ＝h k min -k max = ah k h 83431=毕1－2．P 33晶格常数为的一维晶格,当外加102V/m,107V/m 的电场时,试分别计算电子自能带底运动到能带顶所需的时间; 解 设电场强度为E,∵F =hdtdk=q E 取绝对值 ∴dt =qE h dk∴t=⎰tdt 0=⎰a qE h 210dk =aqE h 21 代入数据得： t ＝E⨯⨯⨯⨯⨯⨯--1019-34105.2106.121062.6＝E 6103.8-⨯s当E ＝102 V/m 时,t ＝×10－8s ；E ＝107V/m 时,t ＝×10－13s; 毕3－7．P 81①在室温下,锗的有效状态密度Nc ＝×1019cm －3,Nv ＝×1018cm －3,试求锗的载流子有效质量m n 和m p ;计算77k 时的Nc 和Nv;已知300k 时,Eg ＝;77k 时Eg ＝;求这两个温度时锗的本征载流子浓度;②77k,锗的电子浓度为1017cm －3,假定浓度为零,而Ec －E D ＝,求锗中施主浓度N D 为多少解 ①室温下,T=300k27℃,k 0=×10-23J/K,h=×10-34J·S , 对于锗：Nc ＝×1019cm －3,Nv=×1018cm －3： ﹟求300k 时的Nc 和Nv ： 根据3－18式：Kg T k Nc h m h T k m Nc n n 312332192340322*3230*100968.53001038.114.32)21005.1()10625.6(2)2()2(2---⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⋅=⇒⋅=ππ根据3－23式：Kg T k Nv h m h T k m Nv p p 312332182340322*3230*1039173.33001038.114.32)2107.5()10625.6(2)2()2(2---⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⋅=⇒⋅=ππ﹟求77k 时的Nc 和Nv ： 同理：﹟求300k 时的n i ： 求77k 时的n i ：72319181902110094.1)771038.12106.176.0exp()107.51005.1()2exp()(---⨯=⨯⨯⨯⨯⨯-⨯⨯⨯=-=T k Eg NcNv n i ②77k 时,由3－46式得到：Ec －E D ＝＝××10-19；T ＝77k ；k 0＝×10-23；n 0＝1017；Nc ＝×1019cm -3；；＝＝－16192231917200106.610365.12)]771038.12106.101.0ex p(10[2)]2ex p([⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯-=-Nc T k E Ec n N D D 毕3－8．P 82利用题7所给的Nc 和Nv 数值及Eg ＝,求温度为300k 和500k 时,含施主浓度N D ＝5×1015cm -3,受主浓度N A ＝2×109cm -3的锗中电子及空穴浓度为多少 解1 T ＝300k 时,对于锗：N D ＝5×1015cm -3,N A ＝2×109cm -3：3130211096.1)2exp()(-⨯=-=cm Tk EgNcNv n i ；159150105102105⨯≈⨯-⨯=-=A D N N n ；i n n >>0；1015213020107.7105)1096.1(⨯≈⨯⨯==n n p i ； 2T ＝300k 时：eV T T Eg Eg 58132.023550050010774.47437.0)0()500(242≈+⨯⨯-=+⋅-=-βα；查图3-7P 61可得：16102.2⨯≈i n ,属于过渡区,162122010464.22]4)[()(⨯=+-+-=iA D A D n N N N N n ；1602010964.1p ⨯==n n i ;此题中,也可以用另外的方法得到n i ：)2exp()(500300)(500300)(0212323300'2323300'Tk EgNcNv n Nv N Nc N i k vk c-=⨯=⨯=；；求得n i 毕3－11．P 82若锗中杂质电离能△E D ＝,施主杂质浓度分别为N D ＝1014cm -3及1017cm -3,计算199%电离,290%电离,350%电离时温度各为多少 解未电离杂质占的百分比为：DD D D N NcD T kE T k E Nc N D 2_ln ex p 2_00＝∆⇒∆=； 求得：116106.11038.101.019230=⨯⨯⨯=∆--T k E D ； ∴)_10ln()2102_ln(2_ln 11623152315T D N N T D N Nc D T D D D =⨯⨯⨯==(1) N D =1014cm -3,99%电离,即D_=1-99%= 即：3.2ln 23116-=T T 将N D =1017cm -3,D_=代入得：即：2.9ln 23116-=T T (2) 90%时,D_=即：T T ln 23116= N D =1017cm -3得：10ln 3ln 23116-=T T即：9.6ln 23116-=T T ；(3) 50％电离不能再用上式 ∵2DD D N n n ==+即：)exp(21)exp(21100Tk E E N T k E E N F D DF D D --+=-+ ∴)ex p(4)ex p(00Tk E E T k E E FD F D --=- 即：2ln 0T kE E DF -= 取对数后得：整理得下式：Nc N T k E D D 2ln 2ln 0=-∆-∴ NcNT k E D D ln 0=∆- 即：DD N NcT k E ln 0=∆ 当N D ＝1014cm -3时,得3ln 23116+=T T当N D ＝1017cm -3时9.3ln 23116-=T T此对数方程可用图解法或迭代法解出; 毕3－14．P 82计算含有施主杂质浓度N D ＝9×1015cm -3及受主杂质浓度为×1016cm -3的硅在300k 时的电子和空穴浓度以及费米能级的位置;解对于硅材料：N D =9×1015cm -3；N A ＝×1016cm -3；T ＝300k 时 n i =×1010cm -3：3150102-⨯=-=cm N N p D A ；∵D A N N p -=0且)(ex p Nv 00TK E E p FV -⋅= ∴)ex p(0Tk E E Nv N N F V DA -=-∴eV Ev eV Ev Nv N N T k Ev E D A F 224.0)(101.1102.0ln 026.0ln 19160-=⨯⨯-=--= 毕3－18．P 82掺磷的n 型硅,已知磷的电离能为,求室温下杂质一般电离时费米能级的位置和磷的浓度;解n 型硅,△E D ＝,依题意得： ∴D FD DN Tk E E N 5.0)exp(210=--+∴21)ex p(2)ex p(2100=--⇒=--+T k E E T k E E F D F D ∴2ln 2ln 21ln000T k E E E E T k T k E E F C C D F D =-+-⇒=-=- ∵044.0=-=∆D C D E E E∴eV T k E E T k E E C F C F 062.0044.02ln 044.02ln 00=--=-⇒--=毕3－19．P 82求室温下掺锑的n 型硅,使E F ＝E C ＋E D /2时的锑的浓度;已知锑的电离能为; 解由2DC F E E E +=可知,E F >E D ,∵EF 标志电子的填充水平,故ED 上几乎全被电子占据,又∵在室温下,故此n 型Si 应为高掺杂,而且已经简并了; ∵eV E E E D C D 039.0=-=∆ 即200<-<Tk E E FC ；故此n 型Si 应为弱简并情况; ∴)exp(21)exp(21000T k E N T k E E N n n DDD F D D ∆+=-+==+∴)(106.6)026.00195.0()]026.00195.0exp(21[108.22)026.00195.0()]026.0039.0exp()026.00195.0exp(21[2)()]exp()exp(21[2)()]exp(21[2319211921021000210-⨯≈-⨯+⨯⨯=-⨯-+=-⨯∆-+=-⨯-+=cm F F NcT k E E F T k ET k E E NcT k E E F T k E E NcN C F D c F C F DF D ππππ其中4.0)75.0(21=-F毕3－20．P 82制造晶体管一般是在高杂质浓度的n 型衬底上外延一层n 型的外延层,再在外延层中扩散硼、磷而成;①设n 型硅单晶衬底是掺锑的,锑的电离能为,300k 时的E F 位于导带底下面处,计算锑的浓度和导带中电子浓度;解 ①根据第19题讨论,此时Ti 为高掺杂,未完全电离：T k E E F C 02052.0026.00=<=-<,即此时为弱简并∵)exp(2100Tk E E N n n DF DD -+=≈+其中3.0)1(21=-F毕4－1．P 113300K 时,Ge 的本征电阻率为47Ω·cm,如电子和空穴迁移率分别为3900cm 2/V ·S 和1900cm 2/V ·S,试求本征Ge 的载流子浓度;解T=300K,ρ＝47Ω·cm,μn ＝3900cm 2/V ·S,μp ＝1900 cm 2/V ·S313191029.2)19003900(10602.1471)(1)(1--⨯=+⨯⨯=+=⇒+=cm q n q n p n i p n i μμρμμρ毕4－2．P 113试计算本征Si 在室温时的电导率,设电子和空穴迁移率分别为1350cm 2/V ·S 和500cm 2/V ·S;当掺入百万分之一的As 后,设杂质全部电离,试计算其电导率;比本征Si 的电导率增大了多少倍解T=300K,,μn ＝1350cm 2/V ·S,μp ＝500 cm 2/V ·S 掺入As 浓度为N D ＝×1022×10-6＝×1016cm -3杂质全部电离,2i D n N >>,查P 89页,图4－14可查此时μn ＝900cm 2/V ·S毕4－13．P 114掺有×1016 cm -3硼原子和9×1015 cm -3磷原子的Si 样品,试计算室温时多数载流子和少数载流子浓度及样品的电阻率; 解N A ＝×1016 cm -3,N D ＝9×1015 cm -3 可查图4－15得到7=ρΩ·cm根据316cm 102-⨯=+D A N N ,查图4－14得ρ,然后计算可得;毕4－15．P 114施主浓度分别为1013和1017cm -3的两个Si 样品,设杂质全部电离,分别计算：①室温时的电导率;解n 1＝1013 cm -3,T ＝300K,n 2＝1017cm -3时,查图可得cm n ⋅Ω=800μ 毕5－5．P 144n 型硅中,掺杂浓度N D ＝1016cm -3,光注入的非平衡载流子浓度Δn ＝Δp ＝1014cm -3;计算无光照和有光照时的电导率; 解n-Si,N D ＝1016cm -3,Δn ＝Δp ＝1014cm -3,查表4－14得到：400,1200=≈p n μμ： 无光照：)/(92.1120010602.1101916cm S q N nq n D n ≈⨯⨯⨯===-μμσΔn ＝Δp<<N D ,为小注入： 有光照： 毕5－7．P 144掺施主杂质的N D ＝1015cm -3n 型硅,由于光的照射产生了非平衡载流子Δn ＝Δp ＝1014cm -3;试计算这种情况下准费米能级的位置,并和原来的费米能级做比较; 解n-Si,N D ＝1015cm -3,Δn ＝Δp ＝1014cm -3, 光照后的半导体处于非平衡状态： 室温下,Eg Si ＝； 比较：由于光照的影响,非平衡多子的准费米能级nF E 与原来的费米能级F E 相比较偏离不多,而非平衡勺子的费米能级p F E 与原来的费米能级F E 相比较偏离很大;毕5－16．P 145一块电阻率为3Ω·cm 的n 型硅样品,空穴寿命s p μτ5=,再其平面形的表面处有稳定的空穴注入,过剩空穴浓度313010)(-=∆cm p ,计算从这个表面扩散进入半导体内部的空穴电流密度,以及在离表面多远处过剩空穴浓度等于1012cm -3 解 cm ⋅Ω=3ρ；s p μτ5=,313010)(-=∆cm p ： 由cm ⋅Ω=3ρ查图4－15可得：3151075.1-⨯≈cm N D , 又查图4－14可得：S V cm p ⋅≈/5002μ 由爱因斯坦关系式可得：S cm S cm q T k D p p /5.12/500401220=⋅==μ 所求)exp()()()(0pp p p p D xp D D q x p Lp Dp q Jp ττ-∆=∆＝扩 而cm D Lp p p 36109057.7cm 1055.12-⨯≈⨯⨯==－τ 毕。
半导体器件物理(第二章 PN结答案)
且 max
qa 8k 0
d 式再积分一次得 dx
qa 4 3 2 x W x B 8k 0 3
qaW 3 qaW 3 qaW 3 B B W n x 48 16 24 k k k 2 0 0 0 3 3 3 W qaW qaW B qaW B x 48k 0 16k 0 24k 0 2
D p p pVT p ， Ln Dn n nVT n
n n p0 n q ， p p n0 p q ， n p
n p 0 n q pV T p pn 0 ，即 N d pn 0 p q nVT n 即 n p 0 n Na ， pn 0 p
12k 0 0 qaW 3 0 n p W qa 12k 0 N Na Nd N VT ln a ln a 2 ni ni ni
1
3
因为
0 VT ln
当 x xn
W W 时 ， N d N a ax N d a 2 2 W W 当 x x p 时 ， Na 2 2 a 2W 2 aW 2VT ln 2 4ni 2ni
N d1 ni2 N d2 ni2
令 0 n1 n2 则
0 VT ln
N d1 N d2
0 即空间电荷区两侧电势差。
2-8． （a）绘出图 2-6a 中 N BC 10 cm 的扩散结的杂质分布和耗尽层的草图。解释为何耗
14
3
尽层的宽度和 VR 的关系曲线与单边突变结的情况相符。
2 K 0 0 N a xn qN a ( N a N d )
半导体物理课后习题答案(1-12章)
＝
(6.62 × 10 − 27 ) 2 ＝0.64eV 48 × 9.1 × 10 − 28 × (3.14 × 10 − 8 ) 2 × 1.6 × 10 − 11
② 77k 时，由（3－46）式得到： Ec － ED ＝ 0.01eV ； T ＝ 77k ； k0 ＝ 1.38×10-23J/K; n0 ＝ 1017 cm − 3 ； Nc ＝ 1.365×1019cm-3； Po 可忽略不计，由于 n 0 = n D ，即
° m0 q 4 ε 0 h2 = 13.6 e V a = = 0.53A ， 0 8ε r2 h2 m0 e2π
∗ 当 ε r = 11.1 ， m p = 0.86m0 时
m∗p E0 13.6 ∆ EA = � 2 � 0.86 m0 ε r 11.12 r1, p = ε r (
9.49 10− 2 eV
( 2mdn ) 4π V
h3
32
(E−
Ec ) 2
1
蝌
E1
E2
dZ = 4π
32
( 2mdn )
h3
32
骣 h2 Ec + 100 琪 ∗ 2 琪8 m L 桫 n Ec 3 2
(E−
Ec ) 2 dE
1
( 2mdn )
h3
2 骣 h2 创 琪100 ∗ 2 3 桫 8mn L
故： Z=1000π 3L3 7. ① 在室温下，锗的有效状态密度 Nc＝1.05×1019cm－3，Nv＝5.7×1018cm－3， 试求锗的载流子有效质量 mn*和 mp*。计算 77k 时的 Nc 和 Nv。已知 300k 时，Eg＝
半导体物理学第二章答案
半导体物理学第2章习题及答案1. 实际半导体与理想半导体间的主要区别是什么？答：（1）理想半导体：假设晶格原子严格按周期性排列并静止在格点位置上，实际半导体中原子不是静止的，而是在其平衡位置附近振动。
（2）理想半导体是纯净不含杂质的，实际半导体含有若干杂质。
（3）理想半导体的晶格结构是完整的，实际半导体中存在点缺陷，线缺陷和面缺陷等。
2. 以As掺入Ge中为例，说明什么是施主杂质、施主杂质电离过程和n型半导体。
As有5个价电子，其中的四个价电子与周围的四个Ge原子形成共价键，还剩余一个电子，同时As原子所在处也多余一个正电荷，称为正离子中心，所以，一个As 原子取代一个Ge原子，其效果是形成一个正电中心和一个多余的电子.多余的电子束缚在正电中心，但这种束缚很弱,很小的能量就可使电子摆脱束缚，成为在晶格中导电的自由电子，而As原子形成一个不能移动的正电中心。
这个过程叫做施主杂质的电离过程。
能够施放电子而在导带中产生电子并形成正电中心，称为施主杂质或N型杂质，掺有施主杂质的半导体叫N型半导体。
3. 以Ga掺入Ge中为例，说明什么是受主杂质、受主杂质电离过程和p型半导体。
Ga有3个价电子，它与周围的四个Ge原子形成共价键，还缺少一个电子，于是在Ge 晶体的共价键中产生了一个空穴，而Ga原子接受一个电子后所在处形成一个负离子中心，所以，一个Ga原子取代一个Ge原子，其效果是形成一个负电中心和一个空穴，空穴束缚在Ga原子附近，但这种束缚很弱，很小的能量就可使空穴摆脱束缚，成为在晶格中自由运动的导电空穴，而Ga原子形成一个不能移动的负电中心。
这个过程叫做受主杂质的电离过程，能够接受电子而在价带中产生空穴，并形成负电中心的杂质，称为受主杂质，掺有受主型杂质的半导体叫P型半导体。
4. 以Si在GaAs中的行为为例，说明IV族杂质在III-V族化合物中可能出现的双性行为。
Si 取代GaAs 中的Ga 原子则起施主作用； Si 取代GaAs 中的As 原子则起受主作用。
半导体物理习题答案
第一章半导体中的电子状态例1.证明:对于能带中的电子，K状态和-K状态的电子速度大小相等,方向相反。
即：v(k)= －v(－k)，并解释为什么无外场时，晶体总电流等于零。
解：K状态电子的速度为：（1）同理，－K状态电子的速度则为：（2）从一维情况容易看出：（3）同理有：（4）（5）将式（3）（4）（5）代入式（2）后得：（6）利用（1）式即得：v(－k)= －v(k)因为电子占据某个状态的几率只同该状态的能量有关，即：E(k)=E(－k)故电子占有k状态和-k状态的几率相同，且v(k)=－v(－k)故这两个状态上的电子电流相互抵消，晶体中总电流为零。
例2.已知一维晶体的电子能带可写成：式中，a为晶格常数。
试求：（1）能带的宽度；（2）能带底部和顶部电子的有效质量。
解：（1）由E(k)关系（1）（2）令得：当时，代入（2）得：对应E(k)的极小值。
当时，代入（2）得：对应E(k)的极大值。
根据上述结果，求得和即可求得能带宽度。
故：能带宽度（3）能带底部和顶部电子的有效质量：习题与思考题：1 什么叫本征激发？温度越高，本征激发的载流子越多，为什么？试定性说明之。
2 试定性说明Ge、Si的禁带宽度具有负温度系数的原因。
3 试指出空穴的主要特征。
4 简述Ge、Si和GaAs的能带结构的主要特征。
5 某一维晶体的电子能带为其中E0=3eV，晶格常数a=5×10-11m。
求：（1）能带宽度；（2）能带底和能带顶的有效质量。
6原子中的电子和晶体中电子受势场作用情况以及运动情况有何不同？原子中内层电子和外层电子参与共有化运动有何不同？7晶体体积的大小对能级和能带有什么影响？8描述半导体中电子运动为什么要引入“有效质量”的概念？用电子的惯性质量描述能带中电子运动有何局限性？9 一般来说，对应于高能级的能带较宽，而禁带较窄，是否如此？为什么？10有效质量对能带的宽度有什么影响？有人说：“有效质量愈大，能量密度也愈大，因而能带愈窄。
半导体器件物理(第二版)第二章答案
2—1．P N +结空间电荷区边界分别为p x -和n x ，利用2T V Vi np n e =导出)(n n x p 表达式。
给出N 区空穴为小注入和大注入两种情况下的)(n n x p 表达式.解:在n x x =处 ()()⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⎪⎭⎫⎝⎛-=KT E E n x n KT E E n x p i Fn in n FP i i nn exp exp()()VT V i Fp Fn i n n n n e n KT E E n x n x p 22exp =⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-= 而()()()000n n n n nn n n n n n n p x p p p n x n n n p x =+∆≈∆=+∆=+ （n n n p ∆=∆）()()TTV V in n n V V in n n en p n p e n n n p 2020=∆+⇒=∆+2001TV V n i n n n p n p e n n ⎛⎫⇒+=⎪⎝⎭ T V V 22n n0n i p +n p -n e =0n p =(此为一般结果） 小注入：（0n n n p <<∆）T T V V n V V n i n e p e n n p 002== ()002n n i p n n =大注入: 0n n n p >>∆ 且 n n p p ∆= 所以 TV V inen p 22=或 TV Vi n en p 2=2-2．热平衡时净电子电流或净空穴电流为零,用此方法推导方程20lni ad T p n n N N V =-=ψψψ。
解:净电子电流为()n nn nI qA D n xμε∂=+∂ 处于热平衡时，I n ＝0 ，又因为 d dxψε=-所以nn d n n D dx x ψμ∂=∂,又因为n T nDV μ=（爱因斯坦关系） 所以dn nV d T=ψ， 从作积分，则2002ln ln ln ln ln i a d n p T n T po T d T T a in N NV n V n V N V V N n ψψψ=-=-=-=2-3．根据修正欧姆定律和空穴扩散电流公式证明,在外加正向偏压V 作用下,PN 结N 侧空穴扩散区准费米能级的改变量为qV E FP =∆。
半导体物理学-微电子器件基础-第二章习题解答
2.2 As（砷）是5价元素，将其掺杂到半导体锗晶体中，砷占据格点位置， （替位式杂质），砷的4个价电子与最近邻4个锗原子形成共价键，剩 余1个价电子受到砷离子（除该价电子以外形成的砷离子）的轻微束缚， 只要比较小的能量就可以摆脱束缚（电离），成为自由电子，表现出 施主性，掺入一定浓度的砷杂质，使半导体锗的导带电子浓度大大增 加，远大于价带空穴浓度，使半导体成为N型半导体。
第二章 习题解答参考
2.1 理想半导体是一种模型，是研究的出发点。在绝对零度下，理想半导体的 导带为空（没有电子），价带为满带（没有空穴），所以没有载流子。 实际半导体与理想半导体的主要区别是： 1、在一定温度下，半导体格点原子不是静止在平衡位置上，而是围绕其 平衡位置振动，热统计涨落使部分原子迁移，形成空位、间隙基质原子等 本征缺陷。理想半导体忽略本征缺陷。 2、实际半导体总存在一定种类、一定量的杂质。而理想半导体忽略杂质 存在。 3、实际半导体中存在各种缺陷（空位、间隙原子、位错、层错等），而 理想半导体忽略缺陷存在。
Ge As
锗晶体中砷杂质性质的能带图表示，
释放到导带的电子
Ec
ED Ec ED 束缚电子
施主电离
砷离子 + +
ED 施主能级
Ei
E
2.5 施主杂质和受主杂质在提供有效载流子方面具有的相互抵消作用的 性质称为杂质补偿。实际半导体的导电类型、载流子（导带电子、价带 空穴）浓度由杂质补偿决定，半导体的特性参数（迁移率、寿命等）与 杂质补偿存在密切关系。杂质补偿是制作各种半导体器件的基础。
A、弱补偿 N D N A
Ec ED
EA
导带电子浓度，
施主释放的电子填满
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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2-1．P N +结空间电荷区边界分别为p x -和n x ，利用2TV V i np n e=导出)(n n x p 表达式。
给出N 区空穴为小注入和大注入两种情况下的)(n n x p 表达式。
解：在n x x =处 ()()⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⎪⎭⎫⎝⎛-=KT E E n x n KT E E n x p i Fn in n FP i i nn exp exp()()VT V i Fp Fn i n n n n e n KT E E n x n x p 22exp =⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-= 而()()()000n n n n nn n n n n n n p x p p p n x n n n p x =+∆≈∆=+∆=+ （n n n p ∆=∆）()()TTV Vin n n V V in n n en p n p e n n n p 2020=∆+⇒=∆+2001TV V n i n n n p n p e n n ⎛⎫⇒+=⎪⎝⎭ T V V 22n n0n i p +n p -n e =0n p =(此为一般结果)小注入：（0n n n p <<∆）T TV V n V V n i n e p e n n p 002== ()002n n i p n n =大注入： 0n n n p >>∆ 且 n n p p ∆= 所以 TV V inen p 22=或 TV Vi n en p 2=2-2．热平衡时净电子电流或净空穴电流为零，用此方法推导方程20lni ad T p n n N N V =-=ψψψ。
解：净电子电流为()n nn nI qA D n xμε∂=+∂ 处于热平衡时，I n ＝0 ，又因为 d dxψε=-所以nnd nn D dx xψμ∂=∂，又因为n T n D V μ=（爱因斯坦关系） 所以dn nV d T=ψ， 从作积分，则2002ln ln ln ln ln i a d n p T n T po T d T T a in N NV n V n V N V V N n ψψψ=-=-=-=2-3．根据修正欧姆定律和空穴扩散电流公式证明，在外加正向偏压V 作用下，PN 结N 侧空穴扩散区准费米能级的改变量为qV E FP =∆。
证明：n P PdP J qD (1)dx=-P P P FP P d J (x)dxdE P(2)dxϕσμ=-=(1)(2)=FP P nP n nTn dE qD dP dx P dxdP 1qV P dxμ-==-从12x x →积分：n 2n 1P (x )FP T nP (x )E qV ln P ∆=-将Tn 2n0V /V 1n0P (x )P Pn(x )P e=⎧⎪⎨=⎪⎩代入 得FP E qV ∆=2-4． 硅突变结二极管的掺杂浓度为：31510-=cm N d ，320104-⨯=cm N a ，在室温下计算：（a ）自建电势（b ）耗尽层宽度 （c ）零偏压下的最大内建电场。
解：（a ）自建电势为V n N N V i d a T p n 913.01025.210410ln 026.0ln 20201520=⨯⨯⨯==-=ψψψ （b ）耗尽层宽度为14114002219152211.88.854100.913()() 1.09101.61010n d k W x cm qN εψ---⨯⨯⨯⨯====⨯⨯⨯ (с) 零偏压下最大内建电场为191544140 1.61010 1.0910 1.6710V/cm 11.88.85410d n m qN x k εε---⨯⨯⨯⨯=-=-=⨯⨯⨯2–5．若突变结两边的掺杂浓度为同一数量级，则自建电势和耗尽层宽度可用下式表示)(2)(020d a p n d a N N K x x N qN ++=εψ ⎥⎦⎤⎢⎣⎡+=)(200d aa a n N N qN N K x ψε2100)(2⎥⎦⎤⎢⎣⎡+=d aa d p N N qN N K x ψε试推导这些表示式。
解：由泊松方程得：()()220220p an dd x qN dxk d x qN dx k ψεψε⎧=⎪⎪⎨⎪=-⎪⎩()()n p x x x x ≤≤≤≤-00积分一次得()()12p an d d x qN x c dxk d x qNx c dx k ψεψε=+=-+()()n px x x x≤≤≤≤-00由边界条件()()00pn p x x n x x d x dx d x dx ψψ=-=⎧=⎪⎪⎪⎨⎪=⎪⎪⎩⇒1020a p d nqN c x k qN c x k εε⎧=⎪⎪⎪⎨⎪⎪=⎪⎩所以()()()()00p ap n d n d x qN x x dxk d x qN x xdx k ψεψε⎧=+⎪⎪⎨⎪=--⎪⎩()()n p x x x x ≤≤≤≤-00 再积分一次得()()()()21022022a p p d n n qN x x x D k qN x x x D k ψεψε⎧=++⎪⎪⎨⎪=--+⎪⎩()()n p x x o x x ≤≤≤≤-0令 ()()00p p n n x x ψψψ⎧-=⎪⎨=⎪⎩得：10D = ， 20D ψ=于是()()()()2020022a pp d nn qN x x x k qN x x x k ψεψψε⎧=+⎪⎪⎨⎪=--+⎪⎩()()n p x x o x x ≤≤≤≤-0再由电势的连续性，当x ＝0时 ， ()()00p n ψψ=： 所以 ()22002a p d n q N x N x k ψε=+ 再由 ⎪⎩⎪⎨⎧=+=nd p a np x N x N x x W 得⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧+=+=d a d p da a n N N W N x N N W N x 故 ()()()22222020022a d n p a dd a a d a d qN N x x N N W N N W q k k N N N N ψεε⎡⎤++==⎢⎥++⎢⎥⎣⎦ 将 p a n dx N x N =代入上式，得()12002d p a a d k N x qN N N εψ⎡⎤=⎢⎥+⎣⎦ ()12002a n d a d k N x qN N N ψε⎡⎤=⎢⎥+⎣⎦2–6．推导出线性缓变PN 结的下列表示式：（a ）电场（b ）电势分布（c ）耗尽层宽度（d ）自建电势。
解：在线性缓变结中，耗尽层内空间电荷分布可表示为 N d -N a ＝ax a 为杂质浓度斜率设 2W x x p n == 由泊松方程得 22d qax dx k ψε=- 积分为22d qa x A dx k ψε=-+ 当 2Wx ±=时 ε=0， 即20W x d dxψ=±= ⇒ 028εk qaW A =所以()22048d qax W dx k ψε=-- ()()2222max 0448qa x W x W k εεε=-=- 且max 08qak εε= 对d dxψ式再积分一次得 320483qa x W x B k ψε⎛⎫=--+ ⎪⎝⎭33320003332000481624481624W n x W x qaW qaW qaW B Bk k k qaW qaW qaW B B k k k ψεεεψεεε==⎧=-++=+⎪⎪⎪⎨⎪⎪=-+=-+⎪⎩⇒ 30012n p qaWk ψψψε=-=⇒310012⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=qa k W ϕε 因为 02ln ln ln a d a aT T i i i N N N N V V n n n ψ⎛⎫==+ ⎪⎝⎭当 2W x x n ==时 ， a W N ax N N d a d 2=⇒=- 当 2W x x p -=-=时 ， 2WN a =故2202ln 2ln 42T Ti ia W aWV V n n ψ== 2-7．推导出N N +结（常称为高低结）内建电势表达式。
解：+N N 结中两边掺杂浓度不同（d1d2N >N ），于是+N 区中电子向N 区扩散，在结附近+N 区形成+d N ,N 区出现多余的电子。
二种电荷构成空间电荷，热平衡时：d1n1T 2i N =V lnn ψ d2n2T 2i N =V ln n ψ n1n2>ψψ令0n1n2ψψψ≡- 则d10T d2N V lnN ψ= 0ψ即空间电荷区两侧电势差。
2-8．（a ）绘出图2-6a 中31410-=cm N BC 的扩散结的杂质分布和耗尽层的草图。
解释为何耗尽层的宽度和R V 的关系曲线与单边突变结的情况相符。
（b ）对于31810-=cm N m 的情况，重复（a ）并证明这样的结在小R V 的行为像线性结，在大R V 时像突变结。
2-9． 对于图2-6（b ）的情况，重复习题2-8。
2–10．（a ）PN 结的空穴注射效率定义为在0=x 处的0/I I p ，证明此效率可写成np p n p L L II σσγ/11+==（b ）在实际的二极管中怎样才能使γ接近1。
证明（a ）： ()⎥⎦⎤⎢⎣⎡-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=1exp 0T pn p n p V VL p qAD x I ⎥⎦⎤⎢⎣⎡-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=1exp 0Tpno p n p n V VL p qAD L n qAD I0011p n p p p n n I In L p L γμμ==+而q n n p n μσ0=，q p p n p μσ0=所以 np p n p L L II σσγ+==11（b ）1→γ则1n pn pp n p nL L L L σσσσ⇒因为 p T p p p p V D L τμτ==，n T n n n n V D L τμτ==而 q n n p n μσ0=，q p p n p μσ0=，p n ττ≈所以 即 0p n n p n p μμ所以 00p n n p ，即d a N N ，即 受主杂质浓度远大与施主杂质浓度。
2-11．长PN 结二极管处于反偏压状态，求：（1）解扩散方程求少子分布)(x n p 和)(x p n ，并画出它们的分布示意图。
（2）计算扩散区内少子贮存电荷。
（3）证明反向电流0I I -=为PN 结扩散区内的载流子产生电流。
解：（1）n n x x w ≤≤ 2n n0n p 2pp p d p D 0dx τ--= 其解为pp-x L x L n n012p -p =K e +K e（1）边界条件：n n n n n0x =x , p =0x =w ,p -p =0⎧⎨⎩有 px L n n012p -p K e (K 0)-==n p-x L n01-p =K e将n px L 1n0K =-p e代入（1）：n p-(x-x )L n n0n0p -p =-p e（2）此即少子空穴分布。