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1、思考题和练习题思考题和练习题 1. 金刚石结构晶胞的晶格常数为，计算(100)、(110)晶面的面间距和原子面密度。 a 2. 什么是有效质量，引入有效质量的意义何在？有效质量与惯性质量的区别是什么？ 3. 综述元素半导体 Si、Ge 中的杂质及其作用。 4. 半导体中载流子在运动过程中为什么会遭到散射？半导体中的主要散射机构有哪些？ 5迁移率定义，它与哪些因素有关？ 6定性简述热平衡载流子和非平衡载流子的产生和运动规律的特点。 7. 说明为什么不同的半导体材料制成的半导体器件或集成电路其最高工作温度各不相同？ 要获得在较高温度下能够正常工作的半导体器件的主要途径是什么？ 8. 设晶格常数为a
2、的一维晶格，导带极小值附近能量Ec（k）和价带极大值附近能量Ev（k）分别为：Ec(k)=0223mkh+022) 1( mkkh和Ev(k)= 0226mkh0223 mkh； m0为电子惯性质量，k11/2a；a0.314nm。试求： 禁带宽度； 导带底电子有效质量； 价带顶电子有效质量； 价带顶电子跃迁到导带底时准动量的变化。 9. 在室温下，锗的有效状态密度Nc1.051019cm3，Nv5.71018cm3，试求锗的载流子有效质量mn*和m p*。 计算 77k时的Nc和Nv。 已知 300k时， Eg0.67eV。 77k时Eg0.76eV。求这两个温度时锗的本征载流子浓度。77k
3、，锗的电子浓度为 1017cm3，假定浓度为零，而EcED0.01eV,求锗中施主浓度ND为多少？ 10. 掺有单一施主杂质的 n 型半导体 Si，已知室温下其施主能级与费米能级之差为，而测出该样品的电子浓度为DEFETK5 . 10316cm102，由此计算： (a)该样品的离化杂质浓度是多少？ (b)该样品的少子浓度是多少？ (c)未离化杂质浓度是多少？ (d)施主杂质浓度是多少？ 11. 室温下的 Si，实验测得34 0cm104.5n=，315 Dcm105N= (a)该半导体是 n 型还是 p 型的？ (b)分别求出其多子浓度和少子浓度； (c)样品的电导率是多少？ (d)计算该样品
4、以本征费米能级为参考的费米能级位置； Ei12. 室温下硅的有效态密度319cm108 . 2Nc=，319cm101 . 1Nv=，eV026. 0Tk0=，禁带宽度，如果忽略禁带宽度随温度的变化 eV12. 1Eg =(a)计算三个不同温度下的本征载流子浓度； K473K300K77、 (b)纯硅电子和空穴迁移率是K300Vscm13502和Vscm5002，计算此时的电阻率； (c)纯硅电子迁移率是K473Vscm4202和Vscm5012，计算此时的样品电阻率。 13. 若硅中的施主杂质浓度是、施主杂质电离能317cm101eV012. 0ED=时，求施主杂质43电离时所需要的温度是多
5、少？ 14. 现有一块掺磷(P)浓度为的 n 型 Si，已知 P 在 Si 中的电离能316cm106eV044. 0ED=， 如果某一温度下样品的费米能级与施主能级重合，此时的导带电子浓度是多少，对应的温度又是多少？ FE15. 若锗中杂质电离能ED0.01eV， 施主杂质浓度分别为ND1014cm-3及1017cm-3， 计算(1)99%电离，(2)90%电离，(3)50%电离时温度各为多少？ 16. 计算含有施主杂质浓度ND91015cm-3及受主杂质浓度为1.11016cm-3的硅在300k时 的电子和空穴浓度以及费米能级的位置。 17. 300K时，Ge的本征电阻率为 47cm，如电
6、子和空穴迁移率分别为 3900cm2/VS和 1900cm2/VS，试求本征Ge的载流子浓度。 18. 对于掺 Sb 的半导体 Si，若TkEEc0F=为简并化条件，试计算在室温下发生简并化的掺杂浓度是多少？ 19. 半导体电子和空穴迁移率分别是和np，证明当空穴浓度为21 pni0)(np =时，电导率最小且)()(2pn21 pnimin+=, i为本征电导率。 20. 掺有硼原子和磷原子的硅，室温下计算 315cm103316cm103 . 1 (a)热平衡态下多子、少子浓度，费米能级位置(为参考)； Ei(b)样品的电导率0； (c)光注入312cm103pn=的非平衡载流子，是否小注
7、入，为什么? (d)附加光电导； (e)光注入下的准费米能级和(为参考)； FNEFPEEi(f)画出平衡态下的能带图，标出等能级的位置，在此基础上再画出光注入时的和，说明为什么和偏离的程度是不同的； EiEEvEcF、FNEFPEFNEFPEFE(g)光注入时的样品电导率。 21. n型硅中，掺杂浓度ND1016cm-3，光注入的非平衡载流子浓度np1014cm-3。计算无光照和有光照时的电导率。 22. 掺施主杂质的ND1015cm-3n型硅，由于光的照射产生了非平衡载流子np 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。 23. 用Egh的光分别照射两块 n 型半导体，假定两个样品的空穴产生率都是，空穴寿命都是pgp。如果其中一块样品均匀地吸收照射光，而另一块样品则在光照表面的极薄区 域内照射光就被全部吸收，写出这两个样品在光照稳定时非平衡载流子所满足的方 程并指 出它们的区别。 24. 一块电阻率为 3cm的n型硅样品，空穴寿命sp5=，再其平面形的表面处有稳定的空穴注入，过剩空穴浓度，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 10313 010)(=cmp12cm-3？
