半导体物理综合练习题(3)参考答案

1、晶格常数2.5? 的一维晶格，当外加102V/m 和107V/m 电场时 ,试分别计算电子自能带底运动到能带顶所需时间。（1?=10nm=10 -10m）

2、指出下图中各表示的是什么半导体?

3、如图所示，解释一下n0~T 关系曲线。

４、若费米能E F=5eV，利用费米分布函数计算在什么温度下电子占据E=5.5eV 能级的概率为１％。并计算在该温度下电子分布概率0.9~0.1 所对应的能量区间。

５、两块n 型硅材料 ,在某一温度T 时，第一块与第二块的电子密度之比为n1/n 2=e（e 是自然对数的底）

（１）如果第一块材料的费米能级在导带底之下３k0T，试求出第二块材料中费米能级的位置；

（２）求出两块材料中空穴密度之比p1/p 2。

6、硼的密度分别为NA1和 NA2(NA1>NA2)的两个硅样品，在室温条件下:

（１）哪个样品的少子密度低?

（２）哪个样品的E F 离价带顶近?

（３）如果再掺入少量的磷(磷的密度N`D< N A2)，它们的E F 如何变化 ?

7、现有三块半导体硅材料，已知在室温下(３００K) 它们的空穴浓度分别为p01=2.25 ×1160cm-3、p02 =1.5 ×1100cm-3 、p03=2.25 ×14c0m-3。

（１）分别计算这三块材料的电子浓度n01 、n02 、n03 ；

（２）判别这三块材料的导电类型；

（３）分别计算这三块材料的费米能级的位置。

８、室温下，本征锗的电阻率为47Ω·cm，试求本征载流子浓度。若掺入锑杂质，使每10 6个锗原子中有一个杂质原子,计算室温下电子浓度和空穴浓度。设杂质全部电离。锗原子的浓度为 4.4 × 1022/cm 3，

试求该掺杂锗材料的电阻率。设μn=3600cm 2/(V ·s)，μp=1700cm 2/(V ·s)且认为不随掺杂而变化。

n i=2.5 ×1103 cm-3。

９、在半导体锗材料中掺入施主杂质浓度N D=1014 cm-3，受主杂质浓度N A=7×1013 cm-3，设室温本下本征锗材料的电阻率为ρi =60Ω·c，m假设电子和空穴的迁移率分别为μn=3800cm 2/(V ·s)，

μp=1800cm 2/(V ·s)，若流过样品的电流密度为52.3mA/cm 2，求所施加的电场强度。

１０、某n 型半导体硅，其掺杂浓度N D=10 15 cm-3，少子寿命τp=5μs，若由于外界作用，使其少子载

流子全部被清除(如反向偏压的pn 结附近)，试求此时电子- 空穴的产生率是多大(设n i=1.5 ×1100cm-3)？

１１、某p 型半导体中的掺杂浓度N A=10 16 cm-3，少子寿命τn=10 μs，在均匀光的照射下产生非平衡

载流子，其产生率g=1018cm-3·s，试计算室温时光照射情况下的费米能级并和原来无光照时的费米能

级比较。（设本征载流子浓度n i=10 10 cm-3）

１２、下图为p 型半导体在光照射前后的三组能带图，问哪一组简图能正确地反映这一变化情况。

１３、平衡pn 结有什么特点，画出势垒区中载流子飘移运动和扩散运动的方向。

１４、如图所示，p 型和 n 型半导体材料接触结，试画出热平衡时的能带图，并标出势垒高度和势垒宽度。

１５、推导pn 结自建电动势方程

V D k T N N 0

ln A

D

2 q n

i

１６、有锗pn 结，设p 区的掺杂浓度为N A，n 区的掺杂浓度为N D，已知N D=10 2N A，而 N A 相当于

10 8个锗原子中有一个受主原子，计算室温下接触电位差V D。若 NA 浓度保持不变，而ND 增加102倍，试接触电位差的改变。