半导体物理考试复习题

第一章 半导体的电子状态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：Ec= 02012021202 36)(,(3 mkhkEmkhV0 。 试 求 ：4.为 电 子 惯 性 质 量 ， 1na（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）eVmkEkEEmdkkEEcmmdkmkkVCgVVc 64.012)0(43因 此 ： 取 极 大 值处 ，所 以,6又 因 为 0得价 带 ： 取 极 小 值处 ，43所 以 ： 在 0382又 因 为 ： 43得 ： 0)(2由导 带 ： 102202 2021010 0432*8)2(1dkEmkCnC sNkkpmdkkVn /1095.743)()()4(6)3( 21043002*11 所 以 ：准 动 量 的 定 义 ：2. 晶格常数为 0.25nm的一维晶格，当外加 102V/m，10 7 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tkhqEfqEktsatt 137192 82191 0.06.)(.)0(第二章 半导体中的杂质和缺陷能级7. 锑化铟的禁带宽度 Eg=0.18eV，相对介电常数 r=17，电子的有效质量=0.015m0, m0为电子的惯性质量，求施主杂质的电离能，施主的弱*n束缚电子基态轨道半径。 eVEqErnrnD 4220*204* 10.76315.)( ：解 ： 根 据 类 氢 原 子 模 型 nmrmqhrnr6053.*02028.磷化镓的禁带宽度 Eg=2.26eV，相对介电常数 r=11.1，空穴的有效质量m*p=0.86m0,m0为电子的惯性质量，求受主杂质电离能；受主束缚的空穴的基态轨道半径。 eVEmqErPrPA 096.1.3086.)4(2220*20* ：解 ： 根 据 类 氢 原 子 模 型第三章 半导体中载流子的统计分布1. 计算能量在 E=Ec到 之间单位体积中的量子态数。2*nCLm10E解3 223*2810E 2123*2210E02123*210L8)(）（ )(）（ZVZ单 位 体 积 内 的 量 子 态 数)(Z)(）（232CCLmhmV dEdgdEgEmVcnCnlmhCnlmCnncncnrmqhrPr68.53.0*20206. 计算硅在-78 oC，27 oC，300 oC时的本征费米能级，假定它在禁带中间合理吗？ eVkTeVkTKT eVmkTeVkTKTmEE mSiSinpVCF n 02.81590ln43,097.时 ，573当 126时 ，0当 072.81590l43,01.时 ，195当 2.,8.1:的 本 征 费 米 能 级 ， 3221 00 7. 在室温下，锗的有效态密度 Nc=1.0510 19cm-3，N V=3.910 18cm-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。77K 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？ kgmNTkmTmkNvpcnpvnc 3103120 310320302306.295得)(） 根 据1（ .7 3173183 893 /0.5）07（.）07（ ）（5）（）0（ ）7（ 、时 的）2（ cmNTKNVCCVC 3171871700 37726.01718 13378921 /0.)03.0612()21(exp /098)0.537.(时 ，70室 温 ： )3( 000 cmeNnkoTEnN eNcmenKeNCDD nTkEDTkEEDTkDD kikoTEgvci CoFCcF 10.以施主杂质电离 90%作为强电离的标准，求掺砷的 n型锗在 300K时，以杂质电离为主的饱和区掺杂质的浓度范围。31714上 限 31上 限 317026.179026.17上 限 0 319 /02.30.2， 即 有 效 掺 杂 浓 度 为0的 掺 杂 浓 度 范 围 /4的 本 征 浓 度 电 离的 部 分 ， 在 室 温 下 不 能掺 杂 浓 度 超 过 /03205.exp2