...wd......wd......wd...半導體的電子狀態1．設晶格常數為a的一維晶格，導帶極小值附近能量Ec(k)和價帶極大值附近能量EV(k)分別為：Ec=〔1〕禁帶寬度;導帶底電子有效質量;價帶頂電子有效質量;〔4〕價帶頂電子躍遷到導帶底時準動量的變化解：〔1〕2.晶格常數為0.25nm的一維晶格，當外加102V/m，107V/m的電場時，試分別計算電子自能帶底運動到能帶頂所需的時間。解：根據：得半導體中的雜質和缺陷能級7.銻化銦的禁帶寬度Eg=0.18eV，相對介電常數r=17，電子的有效質量=0.015m0,m0為電子的慣性質量，求=1\*GB3①施主雜質的電離能，=2\*GB3②施主的弱束縛電子基態軌道半徑。8.磷化鎵的禁帶寬度Eg=2.26eV，相對介電常數r=11.1，空穴的有效質量m*p=0.86m0,m0為電子的慣性質量，求=1\*GB3①受主雜質電離能；=2\*GB3②受主束縛的空穴的基態軌道半徑。半導體中載流子的統計分布1.計算能量在E=Ec到之間單位體積中的量子態數。解6.計算硅在-78oC，27oC，300oC時的本征費米能級，假定它在禁帶中間合理嗎7.=1\*GB3①在室溫下，鍺的有效態密度Nc=1.051019cm-3，NV=3.91018cm-3，試求鍺的載流子有效質量m*nm*p。計算77K時的NC和NV。300K時，Eg=0.67eV。77k時Eg=0.76eV。求這兩個溫度時鍺的本征載流子濃度。=2\*GB3②77K時，鍺的電子濃度為1017cm-3，假定受主濃度為零，而Ec-ED=0.01eV，求鍺中施主濃度ED為多少10.以施主雜質電離90%作為強電離的標準，求摻砷的n型鍺在300K時，以雜質電離為主的飽和區摻雜質的濃度范圍。半導體的導電性2.試計算本征Si在室溫時的電導率，設電子和空穴遷移率分別為1350cm2/(V.S)和500cm2/(V.S)。當摻入百萬分之一的As后，設雜質全部電離，試計算其電導率。比本征Si的電導率增大了多少倍解：300K時，，查表3-2或圖3-7可知，室溫下Si的本征載流子濃度約為。金鋼石構造一個原胞內的等效原子個數為個，查看附錄B知Si的晶格常數為0.543102nm，那么其原子密度為。摻入百萬分之一的As,雜質的濃度為，雜質全部電離后，，這種情況下，查圖4-14〔a〕可知其多子的遷移率為800cm2/(V.S)比本征情況下增大了倍16.分別計算摻有以下雜質的Si，在室溫時的載流子濃度、遷移率和電阻率：=1\*GB3①硼原子31015cm-3;=2\*GB3②硼原子1.31016cm-3+磷原子1.01016cm-3=3\*GB3③磷原子1.31016cm-3+硼原子1.01016cm=4\*GB3④磷原子31015cm-3+鎵原子11017cm-3+砷原子11017cm-3。解：室溫下,Si本征載流子濃度，硅的雜質濃度在1015-1017cm-3范圍內，室溫下全部電離，屬強電離區。=1\*GB3①硼原子31015cm-3查圖4-14〔a〕知，=2\*GB3②硼原子1.31016cm-3+磷原子1.01016cm-3,，查圖4-14〔a〕知，=3\*GB3③磷原子1.31016cm-3+硼原子1.01016cm,，查圖4-14〔a〕知，=4\*GB3④磷原子31015cm-3+鎵原子11017cm-3+砷原子11017cm-3,，查圖4-14〔a〕知，17.=1\*GB3①證明當unup且電子濃度n=ni時，材料的電導率最小，并求min的表達式。解：令因此，為最小點的取值=2\*GB3②試求300K時Ge和Si樣品的最小電導率的數值，并和本征電導率相對比。查表4-1，可知室溫下硅和鍺較純樣品的遷移率Si:Ge:非平衡載流子2.用強光照射n型樣品，假定光被均勻地吸收，產生過剩載流子，產生率為,空穴壽命為。〔1〕寫出光照下過剩載流子所滿足的方程；〔2〕求出光照下到達穩定狀態時的過載流子濃度。7.摻施主濃度ND=1015cm-3的n型硅，由于光的照射產生了非平衡載流子n=p=1014cm-3。試計算這種情況下的準費米能級位置，并和原來的費米能級作對比。14.設空穴濃度是線性分布，在3us內濃度差為1015cm-3,up=400cm2/(Vs)。試計算空穴擴散電流密度。17.光照1cm的n型硅樣品，均勻產生非平衡載流子，電子-空穴對產生率為1017cm-3s-1。設樣品的壽命為10us，外表符合速度為100cm/s。試計算：〔1〕單位時間單位外表積在外表復合的空穴數。〔2