半导体物理第五章习题答案

第五章非平衡载体1.一个n型半导体样品的附加共点密度为1013cm-3，已知共点寿命为100ms，计算共点的复合率。解法：复合率是在单位时间单位体积内因复合而消失的电子-孔记录2.n型样品由强光照射，假定光均匀吸收，产生额外载流量，生成比率为gp，孔寿命为t在照明开始阶段，构建随着时间的推移满足额外载体密度的方程。达到稳定状态时，获得额外的载体密度。解决方案：在照明中，附加载流量Dn=Dp是由生成和合成两个过程确定的，其中随着附加载流量时间的推移，满足的方程式是生成系数gp和复合系数u的对数和构成，即稳定时，附加载波密度不再随时间变化。换句话说，由上而下3.有n型硅样品，附加载波寿命为1毫秒，非调光时电阻率为10Wcm。现在用光照射此样品，光被半导体均匀吸收，电子-孔对的生成率为1022/cm3s，计算随光的样品的电阻率，在电导上的少数载波贡献是多少？解决方案：均匀吸收灯光后生成的稳定额外托架密度导入后，附加电流器对电导率的贡献没有光的时候光的电导率相应的电阻率少数载体对电导的贡献如下：数据替换：也就是说，光电导的少数载波贡献为26？4.一个半导体样品的附加载波寿命t=10ms毫秒，该光用于产生非平衡载流量。光突然停止后，在20毫秒的时间内，额外的托架密度减少了多少%？解法：已知光源停止后，其他托架密度的衰减规则如下因此，在灯光停止后的任何时间，附加托架密度与灯光停止时的初始密度的比率如下那时-嗯5.在掺杂浓度为1016cm-3的n型硅中，光产生的附加载体密度为Dn=Dp=1016cm-3。计算无光源和有光源时的电导率。解决方案：新教科书也根据4-14(a)表示，ND=1016cm-3的n型硅中的多子移动率儿童移动率设施中的主要杂质全部电离后，没有光时的电导率有光时的电导率6.绘制p型半导体的能带图，显示原始费米能级和照明时准费米能级。EVEFEFnEFp欧共体照明前带状图照明后(小注入)带状图注意详细信息： p型半导体费米能级接近价带。因为小注射，Dpn0，EFn比EF更接近导带，但小注射，Dn ni。解决方案：完全消耗载流量意味着&，因此可以混合使用额外的载流量也就是说，此区域比复合区域生成得大，因此存在载体净生成。如果是这样的话根据上面列出的复合系数公式，可以知道区域复合系数U0，因此存在载流量净值生成。(在这种情况下，根据上述复合比公式，需要了解U0，即具有载流量的净复合物。12、掺杂浓度ND=1016cm-3，对少数载流子寿命tp=10ms的n型硅，寻找在整个少数载流子向外界去除时的电子-孔对生成率。(set=ei)解决方案：少数载流量全部清除(耗尽)，即在n型硅中p=0的情况下，通过单个复合中心执行的复合过程的复合率公式(5-42)N1=p1=ni已由标题ET=Ei替换。N=ND=1016cm-3，室温硅的ni只有1010cm-3水平，因此n nini可以省略上分母的第二项复合比率为负时，生成大于复合的电子-孔对的生成比率解决方案：如果平衡状态没有耗尽载流量，则恢复平衡状态的缓解过程将从载流量复合变为热发生，并且生成率和小数寿命的乘积必须等于热平衡状态的小数载流量(小数载流量)注：严格地说，父(生成率公式)的子寿命应该是附加电流容量生成的寿命，而不是小注射复合寿命。生产寿命TSC与小规模注入复合寿命TN和TP的关系如下(参见Chen Zhiming，Wang jiannong协作半导体器件的材料物理学基础 p.111):13.在室温下，p型锗的电子寿命为tn=350ms，电子迁移率mn=3600cm2/Vs，请试验电子的扩散长度。解法：爱因斯坦关系知道半导体在室温下的扩散系数因此，扩散长度p型Ge在室温下的电子扩散长度代替数据14.半导体样品具有3mm内密度差为1015cm-3、mp=400cm2/Vs的线性分布孔密度。计算样品在室温下的霍尔扩散电流密度。解决方案：根据fake的第一定律，孔扩散电流密度可以表示为成形，孔密度梯度，室温，因此15.在电阻率为1Wcm的p型硅中，试验混合浓度NT=1015cm-3，由边界稳定注入的电子密度Dn=1010cm-3，边界中的电子扩散电流。解决方案：附加载流量(小数)在具有一维密度梯度的半导体中，坐标为x的小数扩散电流(对于p型材料)可能会显示为样式的Dn和Ln分别是电子的扩散系数和扩散长度。为了得到那个值，必须确定硅样品的电子迁移率和寿命。迁移率是掺杂浓度的函数，因此必须了解该样品的电离杂质总浓度大小。因此，首先，r=1Wcm的p型硅由主浓度NA=1.61016cm-3确定，考虑电离杂质对载波迁移率的影响，杂质浓度是主杂质浓度和金浓度的总和，即在图4-14(a)的Mn子曲线中，可以看到该示例的Mn约为1100cm2/Vs。因为爱因斯坦的关系接下来，根据混合浓度NT计算子寿命和扩散长度。使用较小的注射寿命格式替换Rn=6.310-8cm3/Vs向已知表面注入电子密度Dn=1010cm-3，以获得电子扩散电流密度16.电阻为3Wcm的n型硅样品，孔寿命TP=5毫秒，表面孔密度Dp(0)=1013cm-3(如果孔被可靠地注入平面表面)。计算从这个表面扩散到半导体内部的腔的电流密度和离表面有多远的过多腔的浓度等于1012cm-3。解决方案：前面问题的想法首先参考图4-15中r=3Wcm的n型硅的施主浓度ND=1.61015cm-3，并从图4-14(a)的MP小数曲线中看出MP约为500cm2/Vs。扩散系数扩散长度从表面进入样品的霍尔扩散电流密度根据注射孔的一维分布孔密度淡入到1012cm-3的位置的距离为17.照射一个均匀生成额外载波对的1Wcm n型硅样本的生成率为1017/cm3s。样品的子寿命为10毫秒，表面复合速度为100cm/s/s。计算：单位面积表面复合孔数的单位时间。单位时间单位表面积下表面具有3个扩散长度的体积内复合腔的数量。解法：公式(5-48)，每小时单位面积与表面复合分离的模穴数目(即表面复合率US)必须如下样式是曲面复合速度。均匀照明采样中考虑曲面复合的附加载波分布(5-162)因此，曲面上附加孔的密度为x=0电阻为1Wcm的n-Si的相应ND=51015cm-3，相应的孔移动率MP约为500cm2/Vs。因此计算孔扩散长度：曲面上其他孔的密度：单位时间从单位面积曲面中复合删除的孔数为要从单位时间单位表面积中获得与曲面具有3个扩散长度的体积复合分离的空腔数，必须首先获得该体内的额外气穴数Dp(3Lp)。体积块内附加孔的密度取决于距离，因此必须对孔总数进行积分分析。也就是说格式中所以替换数据：因此，从单位时间位置表面积到曲面三个扩散长度的体积内复合分离的型腔数为18，均匀分布的金，31015cm-3，1010cm-2的表面复合中心密度，已知硅的RP=1.1510-7cm3/s，表面复合中心的RS=2 10-6cm3/s:1)小注入条件、扩散长度和表面复合速度的小数寿命；2)在生成率g=1017/s.cm3的均匀照明下，曲面孔密度和孔流密度。解决方案：1)小注入条件下的小寿命总杂质浓度调查