半导体物理学第四章0603
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第四章习题及答案1. 300K 时,Ge 的本征电阻率为47Ωcm ,如电子和空穴迁移率分别为3900cm 2/( V.S)和1900cm 2/( V.S)。
试求Ge 的载流子浓度。
解:在本征情况下,i n p n ==,由)(/p n i p n u u q n pqu nqu +=+==111σρ知 3131910292190039001060214711--⨯=+⨯⨯⨯=+=cm u u q n p n i .)(.)(ρ 2. 试计算本征Si 在室温时的电导率,设电子和空穴迁移率分别为1350cm 2/( V.S)和500cm 2/( V.S)。
当掺入百万分之一的As 后,设杂质全部电离,试计算其电导率。
比本征Si 的电导率增大了多少倍? 解:300K 时,)/(),/(S V cm u S V cm u p n ⋅=⋅=225001350,查表3-2或图3-7可知,室温下Si 的本征载流子浓度约为3101001-⨯=cm n i .。
本征情况下,cm S +.u u q n pqu nqu -p n i p n /.)()(6191010035001350106021101-⨯=⨯⨯⨯⨯=+=+=σ金钢石结构一个原胞内的等效原子个数为84216818=+⨯+⨯个,查看附录B 知Si 的晶格常数为0.543102nm ,则其原子密度为322371051054310208--⨯=⨯cm ).(。
掺入百万分之一的As,杂质的浓度为3162210510000001105-⨯=⨯⨯=cm N D ,杂质全部电离后,i D n N >>,这种情况下,查图4-14(a )可知其多子的迁移率为800 cm 2/( V.S)cm S .qu N -n D /.''468001060211051916=⨯⨯⨯⨯=≈σ比本征情况下增大了66101210346⨯=⨯=-..'σσ倍 3. 电阻率为10Ω.m 的p 型Si 样品,试计算室温时多数载流子和少数载流子浓度。
半导体物理学讲义第⼀章半导体中的电⼦状态本章介绍:本章主要讨论半导体中电⼦的运动状态。
主要介绍了半导体的⼏种常见晶体结构,半导体中能带的形成,半导体中电⼦的状态和能带特点,在讲解半导体中电⼦的运动时,引⼊了有效质量的概念。
阐述本征半导体的导电机构,引⼊了空⽳散射的概念。
最后,介绍了Si、Ge和GaAs的能带结构。
在1.1节,半导体的⼏种常见晶体结构及结合性质。
在1.2节,为了深⼊理解能带的形成,介绍了电⼦的共有化运动。
介绍半导体中电⼦的状态和能带特点,并对导体、半导体和绝缘体的能带进⾏⽐较,在此基础上引⼊本征激发的概念。
在1.3节,引⼊有效质量的概念。
讨论半导体中电⼦的平均速度和加速度。
在1.4节,阐述本征半导体的导电机构,由此引⼊了空⽳散射的概念,得到空⽳的特点。
在1.5节,介绍回旋共振测试有效质量的原理和⽅法。
⾃学内容。
在1.6节,介绍Si、Ge的能带结构在1.7节,介绍Ⅲ-Ⅴ族化合物的能带结构,主要了解GaAs的能带结构第⼀节半导体的晶格结构和结合性质本节要点1.常见半导体的3种晶体结构;2.常见半导体的2种化合键。
1. ⾦刚⽯型结构和共价键重要的半导体材料Si、Ge都属于⾦刚⽯型结构。
这种结构的特点是:每个原⼦周围都有四个最近邻的原⼦,与它形成四个共价键,组成⼀个如图1(a)所⽰的正四⾯体结构,其配位数为4。
⾦刚⽯型结构的结晶学原胞,是⽴⽅对称的晶胞如图1(b)图所⽰。
它是由两个相同原⼦的⾯⼼⽴⽅晶胞沿⽴⽅体的空间对⾓线滑移了1/4空间对⾓线长度套构成的。
⽴⽅体顶⾓和⾯⼼上的原⼦与这四个原⼦周围情况不同,所以它是由相同原⼦构成的复式晶格。
其固体物理学原胞和⾯⼼⽴⽅晶格的取法相同,但前者含两个原⼦,后者只含⼀个原⼦。
原⼦间通过共价键结合。
共价键的特点:饱和性、⽅向性。
2. 闪锌矿结构和混合键III-V族化合物半导体绝⼤多数具有闪锌矿型结构。
闪锌矿结构由两类原⼦各⾃组成的⾯⼼⽴⽅晶胞沿⽴⽅体的空间对⾓线滑移了1/4空间对⾓线长度套构成的。