半导体物理第六章习题答案

第6 章 p-n 结 1、一个 Ge 突变结的 p区 n区掺杂浓度分别为 NA=1017cm-3 和 ND=51015cm-3，求该 pn结室温下的自建电势 。 解：pn结的自建电势 2(ln)DADiN NkTVqn 已知室温下，0.026kT eV，Ge 的本征载流子密度1332.4 10 cmin 代入后算得：15171325 10100.026 ln0.36(2.4 10 )DVV 4.证明反向饱和电流公式（6-35）可改写为 20211()(1)isnnppbk TJbqLL 式中npb，n 和p 分别为 n型和 p型半导体电导率，i 为本征半导体电导率。 证明：将爱因斯坦关系式ppkTDq 和nnkTDq 代入式（6-35）得 0000()pnpnSpnnpnpnppnnpJkTnkTpkTLLLL  因为002ippnnp，002innnpn，上式可进一步改写为 00221111()()SnpinpinpppnnnppnJkTnqkTnLpLnLL   又因为 ()iinpn q 22222222()(1)iinpipn qn qb 即 22222222()(1)iiinppnqqb 将此结果代入原式即得证 2222221111()()(1)(1)npiiSpnppnnppnqkTbkTJqbLLqbLL   注：严格说，迁移率与杂质浓度有关，因而同种载流子的迁移率在掺杂浓度不同的p 区和n区中并不完全相同，因而所证关系只能说是一种近似。 5.一硅突变pn 结的n 区n=5cm，p=1s；p 区p=0.1cm，n=5s，计算室温下空穴电流与电子电流之比、饱和电流密度，以及在正向电压 0.3V 时流过 p-n结的电流密度。 解：由5ncm  ，查得1 439 10DNcm，3420/pcmV s  由0.1pcm ，查得1735 10ANcm，3500/ncmV s  ∴由爱因斯坦关系可算得相应的扩散系数分别为 2142010.5 cm /40ppkTDsq ，2150012.5 cm /40nnkTDsq  相应的扩散长度即为 6310.5 103.24 10pppLDcm6312.5 5 107.9 10nnnLDcm  对掺杂浓度较低的 n 区，因为杂质在室温下已全部电离，01439 10nncm ，所以 0021025314(1.5 10 )2.5 109 10innnpcmn 对 p 区，虽然 NA=51017cm-3 时杂质在室温下已不能全部电离，但仍近似认为 pp0=NA， 0021022317(1.5 10 )4.5 105 10ippnncmp 于是，可分别算得空穴电流和电子电流为 ∴0195UU31.6 1010.5 2.5 10(1)(1)3.24 1...