第八章 微波二极管、量子效应和热电子器件exercises

习题

4.3 耗尽区

1．一扩散的p —n 硅结在p 侧为线性缓变结，其a ＝1019cm

4-、，而n 侧为均匀掺杂，浓度为3×104cmd ．如果在零偏压时，p 侧耗尽区宽度为0.8um ，找出在零偏压时的总耗尽区宽度、内建电势和最大电场．

2．绘出在习题1的p —n 结电势分布．

3．对于一理想p —n 突变结，其N A ＝1017cm 3-，N D ＝1015cm 3- (a)计算在250K ，300K ，350K ，400K ，450K 和500K 时的V bi ，并画出V bi 和了的关系图．

(b)用能带图来评论所求得的结果．

(c)找出了＝300K 耗尽区宽度和在零偏压时最大电场．

4．决定符合下列p —n 硅结规格的n 型掺杂浓度：N A ＝1018cm

3-，且V R ＝30V ，T ＝300K ，E max ＝4×105V ／cm ．

4.4 耗尽层势垒电容

5．一突变p —n 结在轻掺杂质n 侧的掺杂浓度为10

15cm 3-，1016cm 3-或1017cm 3-，而重掺杂质p 侧为1019cm 3-．求出一系列的1／C 2对V 的曲线，其中V 的范围从一4V 到0V ，以0.5V 为间距．对于这些曲线的斜率及电压轴的交点给出注释．

6．线性缓变硅结，其掺杂梯度为10

20cm 4-．计算内建电势及4V 反向偏压的结电容(T ＝300K)．

7．300K 单边p +-n 硅结掺杂浓度为N A ＝1019cm

3-．设计结使得在V R ＝4．0V 时，C j ＝0．85PF ．

4.5 电流—电压特性

8．假设习题3的p —n 结包含了10

15cm 3-的产生—复合中心，位于硅本征费米能级0．02eV 之上，其21510cm p n -==σσ．假如s cm v th /107≈，计算在—0．5V 的产生—

复合电流．

9．考虑在300K ，正偏电压在V=0．8V 的p —n 硅结，其n 型掺杂浓度为1016cm 3-．计算在空间电荷区边缘的少数载流手空穴浓度．

10．在T ＝300K ，计算理想p —n 结二校管在反向电流达到95％的反向饱和电流值时，需要外如的反向电压．

11．设计一硅p —n 二权管，使得在V a ＝0．7V 时，n J ＝25A ／cm 2和p J ＝7A ／cm 2．其他的参数参考本章例5．

12．一理想硅p —n 二极管，N D ＝1018cm

3-，N A ＝1016cm 3-，s n p 1610-==ττ，且器件面积为1．2×105-cm 2． · (a)计算在300K 饱和电流的理论值．

(b)计算在士0．7V 时的正向和反向电流．

13．在习题12中，假设结两侧的宽度比其少数载流子扩散长度大很多．计算在300K 、 正向电流1mA 时的外加电压．

14．一硅p +—n 结在300K 有下列参数：s n p 1610

-==ττ，N D =1015cm 3-，N A ＝1019cm 3-．

(a)绘出扩够流密度、gen J 及总电流密度与外加反向电压的关系．

(b)用N D ＝1017cm 3-重求以上的结果．

4.6 电荷储存和暂态响应

15．对一理想突变p +—n 硅结，其N D ＝1016cm 3-，当外加正向电压1V 时，求出中性n 区每单位面积储存的少数载流子．中性区的长度为1um ，且空穴扩散长度为5um ．

16．一硅p +—n 单边突变结，其N D ＝1015cm 3-，找出在击穿时的耗尽区宽度．如果n 区减少至5um ，计算击穿电压，并将结果和图4．29、比较．

17．设计一p +—n 硅突变结二极管，其反向击穿电压为130V ，且正向偏压电流在认＝ 0.7V 时为2．2mA ．假设s p 7

010-=τ

18．在图4．20(b)，雪崩击穿电压随温度上升而增加．试给予一定性的论据．

19．假如砷化镓16514)104(10-⨯==cm E αα其中E 的单位为V ／cm ，求出了列情况

下的击穿电压：

(a)p —i —n 二极管，其本征层宽度为10um ；

(b)p +—n 结，其轻掺杂端杂质浓度为2×l016cm 3-

20．在300K，考虑一p—n硅结，其线性掺杂分布在2um的距离，由N

A

＝1018cm3-变

化到N

D

=1018cm3-，计算击穿电压．

4.8 异质结

21．对例10的理想异质结，当外加偏压为0.5和一0.5v时，求出各个材料的静电电势和耗尽区宽度．“

22．在室温下，一n型GaAs／p型Al

3.0Ga

7.0

As异质结,eV

E

c

21

.0

=

∆在热平衡时，

两边幸质浓度为5×l015cm3-求出其总耗尽区宽度.