半导体物理与器件课后习题1Word文件下载.docx
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1个中心原子=1个原子
体心立方中共含2个原子
（c）金刚石晶格：
=3个原子
4个中心原子=4个原子
金刚是晶格中共含8个原子
1.15计算如下平面硅原子的面密度：
（a）（100），（b）（110），（c）（111）。
（a）:
（100）平面面密度，通过把晶格原子数与表面面积相除得：
面密度=
=
（b）:
（110）表面面密度=
（c）:
（111）表面面密度=
1.19（a）如果硅中加入浓度为2×
/
的替位硼杂质原子，计算单晶中硅原子替位的百分率。
（b）对于浓度为
的硼杂质原子，重新计算（a）
（a）：
硅原子的体密度
硅原子替位百分率=
（b）同理：
硅原子替位百分率=
习题2
3.14图3.35所示色E-k关系曲线表示了两种可能的价带。
说明其中哪一种对应的空穴有效质量较大。
为什么？
图中B曲线对应的空穴有效质量较大
空穴的有效质量：
图中曲线A的弯曲程度大于曲线B
故
3.16图3.37所示为两种不同半导体材料导带中电子的E-k关系抛物线，试确定两种电子的有效质量（以自由电子质量为单位）。
E-k关系曲线k=0附近的图形
近似于抛物线故有：
由图可知
对于A曲线
有
对于B曲线有
3.20硅的能带图3.23b所示导带的最小能量出现在[100]方向上。
最小值附近一维方向上的能量可以近似为
其中
是最小能量的k值。
是确定
时的粒子的有效质量。
导带能量最小值附近一维方向上的能量
当
时
；
又
时粒子的有效质量为：
3.24试确定T=300K时GaAs中
之间的总量子态数量。
根据
当T=300K时GaAs中
之间总量子态数量：
3.37某种材料T=300K时的费米能级为6.25eV。
该材料中的电子符合费米-狄拉克函数。
（a）求6.50eV处能级被电子占据的概率。
（b）如果温度上升为T=950K，重复前面的计算（假设
不变）.（c）如果比费米能级低0.03eV处能级为空的概率是1%。
此时温度为多少？
根据费米-狄拉克分布函数：
（a）在6.50eV处能级被电子占据的概率：
（b）温度上升为950K时6.50eV能级被占据概率：
（c）有题意可知比费米能级低0.3eV处能级为空的概率为1%，即被占据的概率为99%
故此时温度为757K
习题4
4.14假设某种半导体材料的导带状态密度为一常量K,且假设费米-狄拉克统计分布和波尔兹曼近似有效。
试推导热平衡状态下导带内电子浓度的表达式。
令常数
，则：
设
则
上式可写为
4.22（a）考虑T=300K时的硅。
若
求
（b）假设（a）中的
保持不变，求T=400K时
的值
（c）求出（a）与（b）中的
当T=300K时，硅的
则
（b）当T=300K时，硅中
当T=400K时
则：
（c）由（a）得:
对（b）有：
习题四
（2）
4.34已知T450K时的一块硅样品，掺杂了浓度为的
硼和浓度为的
砷。
（a）该材料时n型半导体还是p型半导体？
（b）计算电子的浓度和空穴的浓度。
（c）计算已电离的杂质浓度。
T=450K时对于硅：
（a）
（b）空穴浓度：
电子浓度:
（c）
;
450K时为强电离区故
从而已电离的杂质浓度为
4.51（a）T300K时硅中掺杂了浓度为
的磷原子，确定硅的费米能级相对于本征费米能级的位置。
（b）假如加入的杂质换为浓度为
的硼原子重复（a）.（c）分别计算与中的电子子浓度。
即硅的费米能级高于本征费米能级0.2877ev处；
（b）
即硅的费米能级低于本征费米能级0.2877ev处；
得：
故：
电子浓度
习题5
5.9在一块特殊的半导体材料中
，
且这些参数不随温度变化。
测得T=300K时的本征电导率为。
求T=500K时的电导率?
解：
电导率
T=300K时本征电导率为
即
从而有
5.29半导体中总电流恒定，由电子漂移电流和空穴扩散电流组成。
电子浓度恒为
，空穴浓度为
其中L=12，空穴扩散系数
，电子迁移率
，总电流密度
。
计算：
（a）空穴扩散电流密度随x的变化关系；
（b）电子电流密度随x的变化关系；
（c）电场强度随x的变化关系。
（a）空穴扩散电流密度
（b）电子漂移电流密度
（c）
5.33热平衡半导体（没有电流）的施主杂质浓度在
范围内呈指数变化：
为常数。
（a）求范围
内的电场分布函数；
（b）求
处和
处之间的电势差。
电场
处之间的电势差
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