半导体物理综合练习题 参考答案

1、晶格常数2.5Å的一维晶格，当外加102V/m和107V/m电场时,试分别计算电子自能带底运动到能带顶所需时间。（1Å=10n m=10-10m）

2、指出下图中各表示的是什么半导体?

3、如图所示，解释一下n0~T关系曲线。

４、若费米能E F=5eV，利用费米分布函数计算在什么温度下电子占据E=5.5eV能级的概率为１％。并计算在该温度下电子分布概率0.9~0.1所对应的能量区间。

５、两块n型硅材料,在某一温度T时，第一块与第二块的电子密度之比为n1/n2=e（e是自然对数的底）

（１）如果第一块材料的费米能级在导带底之下３k0T，试求出第二块材料中费米能级的位置；（２）求出两块材料中空穴密度之比p1/p2。

6、硼的密度分别为N A1和N A2(N A1>N A2)的两个硅样品，在室温条件下:

（１）哪个样品的少子密度低?

（２）哪个样品的E F离价带顶近?

（３）如果再掺入少量的磷(磷的密度N`D< N A2)，它们的E F如何变化?

7、现有三块半导体硅材料，已知在室温下(３００K)它们的空穴浓度分别为p01=2.25×1016cm-3、p02=1.5×1010cm-3、p03=2.25×104cm-3。

（１）分别计算这三块材料的电子浓度n01、n02、 n03；

（２）判别这三块材料的导电类型；

（３）分别计算这三块材料的费米能级的位置。

８、室温下，本征锗的电阻率为47Ω·cm，试求本征载流子浓度。若掺入锑杂质，使每106个锗原子中有一个杂质原子,计算室温下电子浓度和空穴浓度。设杂质全部电离。锗原子的浓度为4.4×1022/cm3，

试求该掺杂锗材料的电阻率。设µn=3600cm2/(V·s)，µp=1700cm2/(V·s)且认为不随掺杂而变化。

n i=2.5×1013cm-3。

９、在半导体锗材料中掺入施主杂质浓度N D=1014cm-3，受主杂质浓度N A=7×1013cm-3，设室温本下本征锗材料的电阻率为ρi=60Ω·cm，假设电子和空穴的迁移率分别为µn=3800cm2/(V·s)，

µp=1800cm2/(V·s)，若流过样品的电流密度为52.3mA/cm2，求所施加的电场强度。

１０、某n型半导体硅，其掺杂浓度N D=1015cm-3，少子寿命τp=5µs，若由于外界作用，使其少子载流子全部被清除(如反向偏压的pn结附近)，试求此时电子-空穴的产生率是多大(设n i=1.5×1010cm-3)？

１１、某p型半导体中的掺杂浓度N A=1016cm-3，少子寿命τn=10µs，在均匀光的照射下产生非平衡载流子，其产生率g=1018cm-3·s，试计算室温时光照射情况下的费米能级并和原来无光照时的费米能级比较。（设本征载流子浓度n i=1010cm-3）

１２、下图为p型半导体在光照射前后的三组能带图，问哪一组简图能正确地反映这一变化情况。

１３、平衡pn结有什么特点，画出势垒区中载流子飘移运动和扩散运动的方向。

１４、如图所示，p型和n型半导体材料接触结，试画出热平衡时的能带图，并标出势垒高度和势垒宽度。

１５、推导pn结自建电动势方程

2

ln A D D

i

k T N N V

q n

１６、有锗pn结，设p区的掺杂浓度为N A，n区的掺杂浓度为N D，已知N D=102N A，而N A相当于108个锗原子中有一个受主原子，计算室温下接触电位差V D。若N A浓度保持不变，而N D增加102倍，试接触电位差的改变。