半导体物理---PN结习题

PN 结作业题

1、 For a silicon step pn junction, the n side has a net doping of

183210D N cm -=⨯ and the p side has a net doping of 153510A N cm -=⨯.

(1) Find the junction width.

(2) Find the widths of the n side of the depletion region and the p side of the depletion region .

(3) What is the built-in voltage?

2、 对GaAs 材料突变PN 结，完成第1题给出的计算要求。

3、(1) 如果PN 结的N 区长度远大于L p , P 区长度为W p , 而且P 区引出端处少数

载流子电子的边界浓度一直保持为0,请采用理想模型推导该PN 结电流-电压关系式的表达形式(采用双曲函数表示)

(2) 若P 区长度远小于n L ,该PN 结电流-电压关系式的表达形式将简化为什么形式?

(3) 若P 区长度远小于n L ,由上述（2）的结果推导PN 结总电流中()n p I x -和

()p n I x 这两个电流分量之比的表达式?

(4) 如果希望提高比值()/()n p p n I x I x -, 应该如何调整掺杂浓度A N 和D N 的大小?

提示: 两个区域可以分别采用两个坐标系，将坐标原点分别位于势垒区两个边界处，可以大大简化推导过程中的表达式

4． 已知描述二极管直流特性的三个电流参数是S I ＝1410-A 、SR I ＝1110-A 、KF

I ＝0.1A 。请采用半对数坐标纸，绘制正偏情况下理想模型电流，势垒区复合电流和特大注入电流这三种电流表达式的I －V 曲线，并在此基础上绘制实际二极管电流随电压变化的曲线。

（提示：特大注入条件下，⎪⎭

⎫ ⎝⎛=KT eVa I I I 2exp KF S ）

5、A one-side step n p +junction diode with 17310a N cm -= and 19310d N cm -=has a junction area of 2100m μ. It is known that, for the minority carrier,

6310n s τ-=⨯, 220/n D cm s =

(1) Please compare the junction capacitance and the diffusion capacitance under reverse bias (5a V V =-)

(2) Compare the junction capacitance and the diffusion capacitance under forward bias (0.75a V V =+)

6、已知300K 的PN 结的1410s I A -=，正向直流偏置为00.5V V =； (1) 计算小信号电导g ；

(2) 若在直流偏置的基础上，电压增量为V ∆=1mv 、5mv 、10mv 、26mv ，请分别采用下面两种方法，计算电流的变化量，并且根据计算的结果说明“小信号”的条件。

方法一：采用小信号电导公式V g I ∆=∆d ； 方法二：直接采用计算电流增益的表达式：

]kT /)e ex p[()]kT /()(e [ex p 0S 0S V I V V I I -∆+=∆

7、如图所示的脉冲信号V app 通过电阻加在PN 结两端，请绘PN 结上的电压V a

以及流过PN 结的电流随时间变化的曲线示意图（设脉宽远大于开关时间）。

8、下表列出了二极管的主要模型参数。请完成“含义”一栏以及“默认值”一栏空缺项的填写