(考试范围)半导体物理学课后题答案.doc

第一章习题
1．设晶格常数为a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：
（K）=

（1）禁带宽度;
（2）导带底电子有效质量;
（3）价带顶电子有效质量;
（4）价带顶电子跃迁到导带底时准动量的变化
解：（1）

2. 晶格常数为0.25nm的一维晶格，当外加102V/m，107 V/m的电场时，试分别计算电子自能带底运动到能带顶所需的时间。
解：根据： 得

半导体物理第2章习题
5. 举例说明杂质补偿作用。
当半导体中同时存在施主和受主杂质时，
若（1） ND>>NA
因为受主能级低于施主能级，所以施主杂质的电子首先跃迁到NA个受主能级上，还有ND-NA个电子在施主能级上，杂质全部电离时，跃迁到导带中的导电电子的浓度为n= ND-NA。即则有效受主浓度为NAeff≈ ND-NA
（2）NA>>ND
施主能级上的全部电子跃迁到受主能级上，受主能级上还有NA-ND个空穴，它们可接受价带上的NA-ND个电子，在价带中形成的空穴浓度p= NA-ND. 即有效
受主浓度为NAeff≈ NA-ND
（3）NA»ND时，
不能向导带和价带提供电子和空穴， 称为杂质的高度补偿
6. 说明类氢模型的优点和不足。
优点：基本上能够解释浅能级杂质电离能的小的差异，计算简单
缺点：只有电子轨道半径较大时，该模型才较适用，如Ge.相反，对电子轨道半径较小的，如Si，简单的库仑势场不能计入引入杂质中心带来的全部影响。

第三章习题和答案
7. ①在室温下，锗的有效态密度Nc=1.05´1019cm-3，NV=3.9´1018cm-3，试求锗的载流子有效质量m*n m*p。计算77K时的NC 和NV。 已知300K时，Eg=0.67eV。77k时Eg=0.76eV。求这两个温度时锗的本征载流子浓度。②77K时，锗的电子浓度为1017cm-3 ，假定受主浓度为零，而Ec-ED=0.01eV，求锗中施主浓度ED为多少？

8. 利用题 7所给的Nc 和NV数值及Eg=0.67eV，求温度为300K和500K时，含施主浓度ND=5´1015cm-3，受主浓度NA=2´109cm-3的锗中电子及空穴浓度为多少？

14. 计算含有施主杂质浓度为ND=9´1015cm-3，及受主杂质浓度为1.1´1016cm3，的硅在33K时的电子和空穴浓度以及费米能级的位置。

第四章习题及答案
1. 300K时，Ge的本征电阻率为47Wcm，如电子和空穴迁移率分别为3900cm2/( V.S)和1900cm2/( V.S)。 试求Ge 的载流子浓度。
解：在本征情况下，,由知

2. 试计算本征Si在室温时的电导率，设电子和空穴迁移率分别为1350cm2/( V.S)和500cm2/( V.S)。当掺入百万分之一的As后，设杂质全部电离，试计算其电导率。比本征Si的电导率增大了多少倍？
解：300K时，，查表3-2或图3-7可知，室温下Si的本征载流子浓度约为。
本征情况下，

金钢石结构一个原胞内的等效原子个数为个，查看附录B知Si的晶格常数为0.543102nm，则其原子密度为。
掺入百万分之一的As,杂质的浓度为，杂质全部电离后，，这种情况下，查图4-14（a）可知其多子的迁移率为800 cm2/( V.S)

比本征情况下增大了倍
17. ①证明当un¹up且电子浓度n=ni时，材料的电导率最小，并求smin的表达式。
解：

令

因此，为最小点的取值

②试求300K时Ge 和Si样品的最小电导率的数值，并和本征电导率相比较。
查表4-1，可知室温下硅和锗较纯样品的迁移率
Si:

Ge:

第五章习题
5. n型硅中，掺杂浓度ND=1016cm-3, 光注入的非平衡载流子浓度Dn=Dp=1014cm-3。计算无光照和有光照的电导率。

6. 画出p型半导体在光照（小注入）前后的能带图，标出原来的的费米能级和光照时的准费米能级。
Ec
Ei
Ev
Ec
EF
Ei
Ev
EFp
EFn
光照前
光照后

7. 掺施主浓度ND=1015cm-3的n型硅，由于光的照射产生了非平衡载流子Dn=Dp=1014cm-3。试计算这种情况下的准费米能级位置，并和原来的费米能级作比较。

第六章答案

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