半导体器件-第4章习题

1、121. 一扩散的一扩散的p-n硅结在硅结在p侧为线性缓变结，其侧为线性缓变结，其a=1019cm-4，而，而n侧为侧为均匀掺杂，浓度为均匀掺杂，浓度为31014cm-3，如果在零偏压时，如果在零偏压时，p侧耗尽区宽侧耗尽区宽度为度为0.8m，找出在零偏压时的总耗尽区宽度，内建电势和最大，找出在零偏压时的总耗尽区宽度，内建电势和最大电场。电场。解：p侧侧n侧侧由已知条件，可得p侧耗尽区边缘的杂质浓度为:axp=0.810-4cm1019cm-4 =81014cm-3,根据空间电荷区电荷的电中性条件，有Naxp/2=NDxn因此，总的耗尽层宽度为1.067+0.8=1.867m根据泊松方程根据泊

2、松方程对于n型半导体一侧，有可得，n侧耗尽层宽度为: xn=1.067m对于p型半导体一侧，有因此，内建电势为：54. 决定符合下列决定符合下列p-n硅结规格的硅结规格的n型掺杂浓度：型掺杂浓度：NA=1018cm-3，且，且VR=30V, T=300K, Emax=4105V/cm.解：耗尽区宽度所以，当T=300K，VR=30V时，6由于VRVbi，所以ND=1.761016cm-375. 一突变一突变p-n结在轻掺杂结在轻掺杂n侧的掺杂浓度为侧的掺杂浓度为1015cm-3,1016cm-3和和1017cm-3，而重掺杂，而重掺杂p侧为侧为1019cm-3，求出一系列的，求出一系列的1/C

3、2对对V的曲线，的曲线，其中其中V的范围从的范围从-4V到到0V, 以以0.5V为间距，对于这些曲线的斜率及为间距，对于这些曲线的斜率及电压轴的交点给出注释。电压轴的交点给出注释。2lnADbiikTN NVqn解，根据 和Vbi=0.837Vbi=0.896Vbi=0.9568曲线的斜率反比于掺杂浓度，曲线的截距给出p-n结的内建电势。1/Cj21015cm-31016cm-31017cm-396. 线性缓变硅结，其线性缓变硅结，其掺杂梯度掺杂梯度为为1020cm-4，计算内建电势及，计算内建电势及4V反反向偏压的结电容向偏压的结电容(T=300K)。解：内建电势 (P96附)所以，Vbi由

4、结电容公式(p100, 式38)=1010. 在在T=300K，计算理想，计算理想p-n结二极管在反向偏压达到结二极管在反向偏压达到95%的反的反向饱和电流值时，需要外加的反向电压。向饱和电流值时，需要外加的反向电压。解：由题意，可知J = Jp(xp) + Jn(xn) = Jsexp(qV/kT)-1V=0.017V1111. 设计一硅设计一硅p-n二极管，使得在二极管，使得在Va=0.7V时，时，Jn=25A/cm2和和Jp=7A/cm2。其他参数如下：。其他参数如下：ni=9.65109cm-3，Dn=21cm2/sec, Dp=10cm2/sec, p0=n0=510-7sec.解：

5、由题意知12同理因此，我们可以设计一个p-n结二极管，其NA=5.2781016 cm-3, ND=5.21015cm-3.13解：假定在p=n=10-6s时，Dn=21cm2/s, Dp=10cm2/s12. 一理想硅一理想硅p-n二极管，二极管，ND=1018cm-3，NA=1016cm-3，p=n=10-6s，且器件面积为且器件面积为1.210-5cm2.(a) 计算在计算在300K，饱和电流的理论值；，饱和电流的理论值；(b) 计算在计算在0.7V时的正向和反向电流。时的正向和反向电流。(a) 由饱和电流密度的公式和所以，Js14由p-n结的截面积为可得(b) 总电流密度为所以，15解：由题意知，如果忽略产生-复合电流的影响，则17. 设计一设计一p+-n硅突变结二极管，其反向击穿电压为硅突变结二极管，其反向击穿电压为130V，且正，且正向偏压电流在向偏压电流在Va=0.7V时为时为2.2mA. 假设假设po=10-7s. 设二极管的截面积为A，则16对于p+-n结，击穿电压为：所以，设: Ec=4105V/cm，得当 时，少数载流子的迁移率为500.A=8.610-5cm217解：解: (a)