微电子器件基础第五章习题解答.ppt

第五章 非平衡载流子,1.,解：,2.,空穴在半导体内均匀产生，其产生率,解：,由空穴连续性方程，,由于杂质均匀分布、体内没有电场、非平衡载流子均匀产生，所以，,得到非平衡空穴所满足的方程，,达到稳定状态时的非平衡空穴浓度，,光照下，产生和复合达到稳定时，,3.,解：,半导体内光生非平衡空穴浓度，,光照下，半导体的电导率，,光照下，半导体电阻率，,光照下，电导中少数载流子（空穴）贡献的比例，,4.,解：,光照停止后的非平衡空穴浓度，,0,t,停止20微秒后，,5.,解：,无光照的电导率，,有光照的电导率，,光照下，半导体处于非平衡态，其偏离程度由电子准费米能级、空穴准费米能级描述。,小注入时，空穴准费米能级比平衡费米能级更靠近价带顶，但偏离小。电子准费米能级比平衡费米能级更靠近导带底，且偏离大。,6.,光照前,光照后,7.,没有光照时，半导体的平衡费米能级位置，,解：,光照小注入下，导带电子浓度，,小注入下，电子准费米能级位置，,小注入下，价带空穴浓度，,小注入下，空穴准费米能级，,8.,解：从题意知，P型半导体，小注入下，复合中心的电子产生率等于空穴捕获率，,电子产生率,空穴俘获率,对于一般的复合中心，,因为半导体本征费米能级，,对一般掺杂浓度的P型半导体，其平衡费米能级远在禁带中央能级以下。从上式中得出复合中心能级远在本征费米能级以上（离导带底很近，离本征费米能级很远），因而它不是有效复合中心。,所以，,9.,本征半导体，小注入，,证明：,非平衡载流子寿命，,10.,小注入时，N型半导体非平衡少子空穴的寿命主要由金复合中心决定，,在N型硅中，金的受主能级起作用，金负离子对空穴的俘获系数，,解：根据PP158给出数据，,在P型硅中，金的施主能级起作用，金正离子对电子的俘获系数，,小注入时，P型半导体非平衡少子电子的寿命主要由金复合中心决定，,11.,解：根据单一复合中心得到的间接复合的净复合率公式，,（净复合）, 净产生,在载流子完全耗尽的半导体区域，,在只有少数载流子被耗尽的半导体区域，如对于N型半导体，, 净产生,在 的半导体区域，,12.,解：因为少子空穴的浓度，,所以，,达到稳态时，少子产生率，,13.,解：由爱因斯坦关系式，得到电子扩散系数，,电子扩散长度，,14.,解：由爱因斯坦关系式，得到空穴扩散系数，,空穴扩散浓度梯度，,空穴扩散电流密度，,15.,解：由电阻率查表PP124图4-15（b），得到半导体平衡多子浓度，,边界处电子扩散电流密度，,非平衡少子寿命，,平衡少子浓度,非平衡少子分布（半导体无限厚），,16.,解：由电阻率查表，得平衡多子（电子）浓度和少子（空穴）迁移率，,平衡少子浓度，,从表面处向半导体内扩散的少子空穴扩散电流密度，,非平衡少子在半导体内的分布（半导体无限厚），,半导体内非平衡空穴浓度等于 对应的位置，,17.,解：,稳态下，根据（5-162）空穴浓度分布，,得到在半导体表面处空穴浓度，,由于 ，查图4-15（b)，得到，,查图4-14 得到空穴迁移率 ，空穴扩散长度，,1、单位时间、单位表面积的表面复合空穴数，,得到单位时间、单位表面积在离表面三个扩散长度体积内复合的空穴数，,2、由下式，,得到，,18.,由氧化（温度1180） 后表面复合中心浓度 ，得到金复合中心在硅片中的均匀分布浓度，,解、,1、硅片内少子空穴的寿命，,由教材PP158第6行给出的数据，,得到，,硅片中总杂质浓度，,查表4-14，得到少子空穴的迁移率，,硅片表面复