半导体物理学(刘恩科第七版)课后习题解第四章习题及答案(精)

l=100Ω =1Ω?cm ② 样品电阻率为ρ==100?0.001

0.1

③ 查表4-15（b）知，室温下，电阻率1Ω?cm的n型Si掺杂的浓度应该为5?1015cm-3。

9. 试从图4-13求杂质浓度为1016cm-3和1018cm-3的Si，当温度分别为-50OC和+150OC时的电子和空穴迁移率。

解：电子和空穴的迁移率如下表，迁移率单位cm2/( V.S)

10. 试求本征Si在473K 时的电阻率。

解：查看图3-7，可知，在473K时，Si的本征载流子浓度ni=5.0?1014cm-3，在这个

浓度下，查图4-13可知道un≈600cm2/(V?s)，up≈400cm2/(V?s)

ρi=1/σi=1niq(un+up)=15?1014?1.602?10-19?(400+600)=12.5Ω?cm

11. 截面积为10-3cm2,掺有浓度为1013cm-3的p型Si样品，样品内部加有强度为10V/cm的电场，求；

①室温时样品的电导率及流过样品的电流密度和电流强度。 ②400K时样品的电导率及流过样品的电流密度和电流强度。 解：

①查表4-15（b）知室温下，浓度为1013cm-3的p型Si样品的电阻率为ρ≈2000Ω?cm，则电导率为σ=1/ρ≈5?10-4S/cm。 电流密度为J=σE=5?10-4?103=0.5A/cm2 电流强度为I=Js=0.5?10-3=5?10-4A

13-3②400K时，查图4-13可知浓度为10cm的p型Si的迁移率约为up=500cm2/(V?s)，3

则电导率为σ=pqup=1013?1.602?10-19?500=8?10-4S/cm 电流密度为J=σE=8?10-4?103=0.8A/cm2 电流强度为I=Js=0.8?10-3=8?10-4A

12. 试从图4-14求室温时杂质浓度分别为1015，1016，1017cm-3的p型和n型Si 样品的空穴和电子迁移率，并分别计算他们的电阻率。再从图4-15分别求他们的电阻率。

硅的杂质浓度在1015-1017cm-3范围内，室温下全部电离，属强电离区，n≈ND或p≈NA 电阻率计算用到公式为ρ=1

pqup 或ρ=1nqun

13.掺有1.1?1016硼原子cm-3和9?1015磷原子cm-3的S i样品，试计算室温时多数载流子和少数载流子浓度及样品的电阻率。 解：室温下，Si的本征载流子浓度ni=1.0?1010/cm3

有效杂质浓度为：NA-ND=1.1?1016-9?1015=2?1015/cm3 多数载流子浓度p≈NA-ND=2?1015/cm3 少数载流子浓度n=ni2>>ni，属强电离区 p0=1?102?102015=5?10/cm 43

总的杂质浓度Ni≈NA+ND=2?1016/cm3，查图

up多子≈400cm/V?s, un少子≈1200cm/V?s 224-14（a）知， 电阻率为

ρ=1

pqup+nqu≈n1upqp=11.602?10-19?2?1015?400=7.8Ω.cm

14. 截面积为0.6cm2、长为1cm的 n型GaAs样品，设un=8000 cm2/( V?S),n=1015cm-3，试求样品的电阻。 解：ρ=1

nqun= l

s11.602?10-19?1?1015?8000=0.78Ω.cm 电阻为R=ρ=0.78?1/0.6=1.3Ω

15. 施主浓度分别为1014和1017cm-3的两个Ge样品，设杂质全部电离： ①分别计算室温时的电导率；

②若于两个GaAs样品，分别计算室温的电导率。 解：查图4-14（b）知迁移率为

Ge材料，

14-3浓度为10cm，σ=nqun=1.602?10-19?1?1014?4800=0.077S/cm 17-3浓度为10cm，σ=nqun=1.602?10-19?1?1017?3000=48.1S/cm

GaAs材料，

14-3浓度为10cm，σ=nqun=1.602?10-19?1?1014?8000=0.128S/cm

浓度为1017cm-3，σ=nqun=1.602?10-19?1?1017?5200=83.3S/cm

16. 分别计算掺有下列杂质的Si，在室温时的载流子浓度、迁移率和电阻率： ①硼原子3?10cm;

②硼原子1.3?1016cm-3+磷原子1.0?1016cm-3 ③磷原子1.3?1016cm-3+硼原子1.0?1016cm

④磷原子3?1015cm-3+镓原子1?1017cm-3+砷原子1?1017cm-3。

解：室温下，Si的本征载流子浓度ni=1.0?1010/cm3，硅的杂质浓度在1015-1017cm-3

范围内，室温下全部电离，属强电离区。 ①硼原子3?1015cm-3

p≈NA=3?101515-3/cm n=3ni2p=1?10 3?102015=3.3?10/cm 43

查图4-14（a）知，μp=480cm2/V?s ρ= 1upqN A = 1

1.602?10 -19 ?3?10 15 ?480 =4.3Ω.cm

②硼原子1.3?1016cm-3+磷原子1.0?1016cm-3 p≈NA-ND=(1.3-1.0)?10 16 16 /cm 3

=3?10 15

/cm ,n=

3 ni 2 p =

1?103?10 2015

=3.3?10/cm 43

Ni=NA+ND=2.3?10 /cm，查图

3

4-14（a）知，μp=350cm2/V?s =5.9Ω.cm ρ≈ 1upqp = 1

1.602?10

-19 ?3?10 15 ?350

③磷原子1.3?1016cm-3+硼原子1.0?1016cm n≈ND-NA=(1.3-1.0)?10Ni=NA+ND=2.3?10 16