半导体物理与器件第四版课后习题答案8

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Semiconductor Physics and Devices: Basic Principles, 4th edition

Chapter 8

By D. A. Neamen

Problem Solutions

______________________________________________________________________________________

Chapter 8

8.1

In forward bias

kTeVIISfexp

Then

212121expexpexpVVkTekTeVIkTeVIIISSff

2121lnffIIekTVV

(a)

For 1021ffII, then

10ln0259.021VV

6.5921VVmV60mV

(b)

For 10021ffII, then

100ln0259.021VV

3.11921VVmV120mV

_______________________________________

8.2

4152102108125.2108105.1aipoNnncm3

515210210125.1102105.1dinoNnpcm3

tanonnVVpxpexp

tapoppVVnxnexp

(a) 45.0aVV, 0259.045.0exp10125.15nnxp

121095.3cm3

0259.045.0exp108125.24ppxn

111088.9ppxncm3

(b) 55.0aVV,

0259.055.0exp10125.15nnxp

141088.1cm3

0259.055.0exp108125.24ppxn

131069.4cm3

0259.055.0exp10125.15nnxp

0

0259.055.0exp108125.24ppxn

0

_______________________________________

8.3

516262101.8104108.1aipoNnncm3

4162621024.310108.1dinoNnpcm3

(a) 90.0aVV,

0259.090.0exp1024.34nnxp

11100.4cm3

0259.090.0exp101.85ppxn Semiconductor Physics and Devices: Basic Principles, 4th edition

Chapter 8

By D. A. Neamen

Problem Solutions

______________________________________________________________________________________

10100.10cm3

(b) 10.1aVV

0259.010.1exp1024.34nnxp

141003.9cm3

0259.010.1exp101.85ppxn

141026.2cm3

0ppxn

_______________________________________

8.4

(a) 162102105105.1aipoNnn

3105.4cm3

152102105105.1dinoNnp

4105.4cm3

(i)tanonnVVpxpexp

or nonntapxpVVln

415105.41051.0ln0259.0

599.0V

(ii) n-region - lower doped side

(b) 152102107105.1aipoNnn

410214.3cm3

162102103105.1dinoNnp

3105.7cm3 (i) poatanNVV1.0ln

41510214.31071.0ln0259.0

6165.0V

(ii) p-region - lower doped side

_______________________________________

8.5

(a) tanponpnVVLneDxJexp

tanonaiVVDNenexp2

8162619105205105108.1106.1

0259.010.1exp

849.1A/cm2

849.1103pnnxAJIA

or 85.1nImA

(b) tapnopnpVVLpeDxJexp

tappdiVVDNenexp02

81626191080.910108.1106.1

0259.010.1exp

521.4A/cm2

521.4103nppxAJIA

or 52.4pImA

_______________________________________

8.6

For an pn silicon diode Semiconductor Physics and Devices: Basic Principles, 4th edition

Chapter 8

By D. A. Neamen

Problem Solutions

______________________________________________________________________________________

nOnaiSDNAenI12

616210194102510105.1106.110

15108.1SIA

(a) For 5.0aVV,

taSDVVIIexp

0259.05.0exp108.115

71036.4DIA

(b) For 5.0aVV,

10259.05.0exp108.115DI

15108.1SDIIA

_______________________________________

8.7

0211ppdnonaisDNDNenJ

21319104.2106.1

617615102481021102901041

410568.1sJA/cm2

(a) tasVVAJIexp

0259.025.0exp10568.11044 41044.2A

or 244.0ImA

(b) 4410568.110ssAJII

810568.1A

_______________________________________

8.8

(a) 0211ppdnonaisDNDNenJ

21019105.1106.1

81571710810108110251051

1110145.5sJA/cm2

11410145.5102ssAJI

1410029.1A

模电(第四版)习题解答

第1章常用半导体器件

自测题

一、判断下列说法是否正确，用“×”和“√”表示判断结果填入空内。

(1)在N 型半导体中如果掺入足够量的三价元素，可将其改型为P 型半导体。( √ )

(2)因为N 型半导体的多子是自由电子，所以它带负电。( × )

(3)PN 结在无光照、无外加电压时，结电流为零。( √ )

(4)处于放大状态的晶体管，集电极电流是多子漂移运动形成的。( × )

(5)结型场效应管外加的栅一源电压应使栅一源间的耗尽层承受反向电压，才能保证其GSR大的特点。( √ )

(6)若耗尽型N 沟道MOS 管的GSU 大于零，则其输入电阻会明显变小。( × )

二、选择正确答案填入空内。

(l) PN 结加正向电压时，空间电荷区将

A 。

A.变窄 B.基本不变 C.变宽

(2)稳压管的稳压区是其工作在 C 。

A.正向导通 B.反向截止 C.反向击穿

(3)当晶体管工作在放大区时，发射结电压和集电结电压应为 B 。

A.前者反偏、后者也反偏 B.前者正偏、后者反偏 C.前者正偏、后者也正偏

(4) UGS=0V时，能够工作在恒流区的场效应管有 A 、C 。

A.结型管 B.增强型MOS 管 C.耗尽型MOS 管

三、写出所示各电路的输出电压值，设二极管导通电压UD=V。

图T1.3

解：UO1=V, UO2=0V, UO3=V, UO4=2V, UO5=V, UO6=-2V。 .

精选文档. 四、已知稳压管的稳压值UZ=6V，稳定电流的最小值IZmin=5mA。求所示电路中UO1和UO2各为多少伏。

(a) (b)

图T1.4

解：左图中稳压管工作在击穿状态，故UO1=6V。

右图中稳压管没有击穿，故UO2=5V。

半导体物理习题及答案

jz* 复习思考题与自测题

第一章

1. 原子中的电子和晶体中电子受势场作用情况以及运动情况有何不同,原子中内层电子和外层电子参与共有化运动有何不同。

答：原子中的电子是在原子核与电子库伦相互作用势的束缚作用下以电子云的形式存在，没有一个固定的轨道；而晶体中的电子是在整个晶体内运动的共有化电子，在晶体周期性势场中运动。

当原子互相靠近结成固体时，各个原子的内层电子仍然组成围绕各原子核的封闭壳层,和孤立原子一样;然而，外层价电子那么参与原子间的相互作用，应该把它们看成是属于整个固体的一种新的运动状态。组成晶体原子的外层电子共有化运动较强，其行为与自由电子相似，称为准自由电子，而内层电子共有化运动较弱，其行为与孤立原子的电子相似。2.描述半导体中电子运动为什么要引入"有效质量"的概念,用电子的惯性质量描述能带中电子运动有何局限性。

答：引进有效质量的意义在于它概括了半导体内部势场的作用，使得在解决半导体中电子在外力作用下的运动规律时，可以不涉及半导体内部势场的作用。惯性质量描述的是真空中的自由电子质量，而不能描述能带中不自由电子的运动，通常在晶体周期性势场作用下的电子惯性运动，成为有效质量

3.一般来说, 对应于高能级的能带较宽,而禁带较窄,是否如此，为什么？

答：不是，能级的宽窄取决于能带的疏密程度，能级越高能带越密，也就是越窄；而禁带的宽窄取决于掺杂的浓度，掺杂浓度高，禁带就会变窄，掺杂浓度低，禁带就比较宽。

4.有效质量对能带的宽度有什么影响，有人说:"有效质量愈大,能量密度也愈大,因而能带愈窄.是否如此，为什么？

《半导体物理与器件》第四版答案第十章

-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN

Chapter 10

10.1

(a) p-type; inversion

(b) p-type; depletion

(d) n-type; inversion

_______________________________________

10.2

(a) (i) iatfpnNVln

1015105.1107ln0259.0

3381.0V

2/14afpsdTeNx

2/1151914107106.13381.01085.87.114

51054.3cm

or 354.0dTxm

(ii) 1016105.1103ln0259.0fp

3758.0V

2/1161914103106.13758.01085.87.114dTx

51080.1cm

or 180.0dTxm

(b) 03022.03003500259.0kTV

kTENNngciexp2

319193003501004.1108.2

03022.012.1exp

《半导体物理与器件》第四版答案第十章 2

Semiconductor Physics and Devices: Basic Principles, 4th edition Chapter 10

By D. A. Neamen Problem Solutions

______________________________________________________________________________________

Chapter 10

10.1

(a) p-type; inversion

(b) p-type; depletion

(d) n-type; inversion

_______________________________________

10.2

(a) (i) iatfpnNVln

1015105.1107ln0259.0

3381.0V

2/14afpsdTeNx

2/1151914107106.13381.01085.87.114

51054.3cm

or 354.0dTxm

(ii) 1016105.1103ln0259.0fp

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《半导体物理与器件》第四版答案第十章

《半导体物理与器件》第四版答案第十章 2

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