施敏 半导体器件物理英文版 第一章习题
更新时间:2024-03-09 19:48:01 阅读量: 综合文库 文档下载
- 施敏打硬推荐度:
- 相关推荐
施敏 半导体器件物理英文版 第一章习题
1. (a)求用完全相同的硬球填满金刚石晶格常规单位元胞的最大体积分数。 (b)求硅中(111)平面内在300K温度下的每平方厘米的原子数。 2. 计算四面体的键角,即,四个键的任意一对键对之间的夹角。(提示:绘出四个等长度的向量作为键。四个向量和必须等于多少?沿这些向量之一的方向取这些向量的合成。)
3. 对于面心立方,常规的晶胞体积是a3,求具有三个基矢:(0,0,0→a/2,0,a/2),(0,0,0→a/2,a/2,0),和(0,0,0→0,a/2,a/2)的fcc元胞的体积。 4. (a)推导金刚石晶格的键长d以晶格常数a的表达式。
(b)在硅晶体中,如果与某平面沿三个笛卡尔坐标的截距是10.86A,16.29A,和21.72A,求该平面的密勒指数。
5. 指出(a)倒晶格的每一个矢量与正晶格的一组平面正交,以及
(b)倒晶格的单位晶胞的体积反比于正晶格单位晶胞的体积。
6. 指出具有晶格常数a的体心立方(bcc)的倒晶格是具有立方晶格边为4π/a的面心立方(fcc)晶格。[提示:用bcc矢量组的对称性: a?aaa(y?z?x),b?(z?x?y),c?(x?y?z) 222 这里a是常规元胞的晶格常数,而x,y,z是fcc笛卡尔坐标的单位矢量:
?a???a???a?? a?(y?z),b?(z?x),c?(x?y)。]
2227. 靠近导带最小值处的能量可表达为
?2 E?222??kx2kykz??. ???m*m*m*?yz??x 在Si中沿[100]有6个雪茄形状的极小值。如果能量椭球轴的比例为5:1是常数,求纵向有效质量m*l与横向有效质量m*t的比值。
8. 在半导体的导带中,有一个较低的能谷在布里渊区的中心,和6个较高的能谷在沿[100] 布里渊区的边界,如果对于较低能谷的有效质量是0.1m0而对于较高能谷的有效质量是1.0m0,求较高能谷对较低能谷态密度的比值。 9. 推导由式(14)给出的导带中的态密度表达式。(提示:驻波波长λ与半导体
的长度L相关,按L/λ=nx,这里nx是某整数。按德布罗依假设波长可表达为λ = h/px,考虑三维边长L的立方体]
10. 计算n-型非简并半导带内电子的平均动能。态密度由式(14)给出。 11. 说明
??EFED??ND?1?2exp ND??kT?????. ??????这里h是物理上占据能级???1?1?h?E?EF [提示:占据概率是 F(E)??1?exp??kT?gE的电子数,而g是能被能级接受的电子数,也称之为施主杂质能级的基态简并(g=2)。]
12. 如果某硅样品掺杂有1016/cm3的磷,求77K温度时的离化施主密度。假设磷施主杂质的电离能和电子的有效质量与温度无关。(提示:首先选择用以计算费
???米能级的ND值,然后求出相应的ND,如果不一致,则选择另一个ND值,?重复该过程直到获得一致的ND值。)
13. 用图解法确定杂质浓度为1015/cm3掺硼硅样品在300K温度时的费米能级(注意ni=9.65×109cm-3)。 14. 费米-狄拉克分布函数是F(E)?1。F(E)对于能量的微分是
1?exp[(E?EF)/kT]1??F’(E)。求F’(E)的宽度,也即是2?E(atF'max)?E(atF'max)?这里F'max是F'(E)2??的最大值。
15. 求硅样品在300K时费米能级相对于导带底的位置(Ec-Ef),其掺杂有2×1010cm-3完全离化的施主。
16. 硅中的金在带隙中有两个能级:EC-EF=0.54 eV,ED-EV=0.29 eV,假设第三个能级ED-EV=0.35 eV是不活跃的。(a)在高浓度掺杂硼原子的硅中金能级电荷状态将会是怎样的?(b)金对电子和空穴浓度的效应是什么? 17. 由图13,估计和确定何种杂质原子被用来掺杂硅样品?
18. 对于n-型掺杂有2.86×1016cm-3的磷原子的硅样品,求在300K(EC-ED=0.045
eV)中性施主原子对离化施主的比例。
19. (a)假设硅中迁移率比μn/μp≡b是与杂质浓度无关的常数,借助于300K时的本征电阻率ρi求最大电阻率ρm。如果b=3且本征硅的空穴迁移率是450cm2/V-s,计算ρi和ρm。
(b)求GaAs在300K时具有5×1015锌原子/cm3,1017硫原子/cm3,和1017碳原子/cm3时的电子和空穴的浓度、迁移率和电阻率。
?20. 伽马函数定义为?(n)??xn?1exp(?x)dx.
0(a)求Г(1/2),以及(b)证明Г(n)=(n-1)Г(n-1).
21. 考虑T=300K的补偿型n-型硅,具有电导率σ=16 S/cm,且受主掺杂浓度为1017cm-3。确定其施主浓度和电子的迁移率。(补偿半导体是在相同的区域内既含有施主又含有受主杂质原子的)。
22. 求在300K掺杂有1.0×1014cm-3的磷原子、8.5×1012cm-3的砷原子和1.2×
1013cm-3的硼原子硅样品的电阻率。假设杂质完全离化且迁移率是 μn=1500 cm2/V-s,μp=500cm2,与杂质浓度无关。
23. 电阻率为1.0 Ω-cm的半导体且霍尔系数是-1250 cm2/库伦。假设现在仅有一种载流子且平均自由时间正比于载流子能量也即τ∝E,求载流子密度和迁移率。
24. 推导如式(92)给出的非直接复合的复合率。
(提示:参考图25b,电子由复合中心的俘获率正比于Re∝nNt(1-F),其中n是导带中电子的密度,Nt是复合中心的密度,F是费米分布,且Nt/(1-F)是没有占据对电子俘获有效的复合中心的密度。)
25.由式92给出的复合速率,在低注入条件下,U可以表示为(pn-pn0)/τr,这里τr是复合寿命,如果σn=σp=σ0,nn0=1015cm-3,且τr0≡(νthσ0Nt)-1,求复合寿命τr为2τr0时的(Et-Ei)值。
26. 对于电子与空穴具有相同俘获截面的单能级复合,求在载流子完全耗尽的条件下,每单位体积每个产生率下的俘获中心数。假设俘获中心的位置在带隙的中间,σ=2ⅹ10-16cm2,及νth=107 cm/s.
27. 在半导体某个区域,载流子完全耗尽(即,n< σp=σ);并求出对于σ=2×10-16cm2,νth=107cm/s,且Et=Ei(T=300K)的平均时间。 28. 对于单一能级的复合过程,求发生在Si半导体某区域中各个复合过程的平均时间。Si样品参数:n=p=1013cm-3,σn=σp=2×10-16cm2,νth=107cm/s,Nt=1016cm-3,以及(Et-Ei)=5kT。 29. (a)推导式(123)。 (提示:假设原子为直线链且原子间的相互作用仅由最邻近的原子产生。偶数原子质量为m1且奇数原子的质量为m2); (b)对于Si晶体有m1=m2以及√(αf/m1)=7.63×10Hz,求在布里渊区边界处的光学波声子的能量。力学常数是αf。 30.假设Ga0.5In0.5As在500℃与InP衬底晶格匹配。当样品冷却到27℃时,求它们层间的晶格失配程度。 31. 求异质结Al0.4Ga0.6As/GaAs导带的中断对Al0.4Ga0.6As带隙之比。 32.在Haynes-Shockley的实验中,少数载流子浓度在t1=25us和t2=100us时最大幅度相差10倍因子。求少数载流子的寿命。 33.根据在Haynes-Shockley实验中的描述载流子漂移和扩散的表达式,求载流子在t=1s时的脉冲半宽度。假设扩散系数是10cm2/s。 34.过剩载流子被注入在具有长度W=0.05mm的n-型硅薄片的表面(x=0)且在反向表面Pn(W)=pn0提取空穴.如果载流子的寿命是50us,求由扩散到达反面的注入电流份额。 35.某n-型GaAs样品ND=5×1015cm-3被照明,均匀吸收的光产生1017电子-空穴对/cm3-s。寿命τp是10-7s,Lp=1.93×10-3cm,表面复合速率Sp是105cm/s.求在表面单位时间单位面积复合的空穴数。 36.某n-型半导体具有过剩空穴10cm,在体材料中少子寿命是10-6s,在表面的少子寿命的10-7s,假设所加的电场为零,且令Dp=10cm2/s。确定稳态过剩载流子浓度作为以半导体表面(x=0)距离的函数。 (本章习题完) 12 21.
正在阅读:
施敏 半导体器件物理英文版 第一章习题03-09
2015-2020年中国船舶电子市场深度调研报告 - 图文03-22
06078交通工程10-05
排球试题及答案答案12-07
常用英语学习网站大全05-14
2018学年幼儿园第一学期校本培训计划12-17
- 多层物业服务方案
- (审判实务)习惯法与少数民族地区民间纠纷解决问题(孙 潋)
- 人教版新课标六年级下册语文全册教案
- 词语打卡
- photoshop实习报告
- 钢结构设计原理综合测试2
- 2014年期末练习题
- 高中数学中的逆向思维解题方法探讨
- 名师原创 全国通用2014-2015学年高二寒假作业 政治(一)Word版
- 北航《建筑结构检测鉴定与加固》在线作业三
- XX县卫生监督所工程建设项目可行性研究报告
- 小学四年级观察作文经典评语
- 浅谈110KV变电站电气一次设计-程泉焱(1)
- 安全员考试题库
- 国家电网公司变电运维管理规定(试行)
- 义务教育课程标准稿征求意见提纲
- 教学秘书面试技巧
- 钢结构工程施工组织设计
- 水利工程概论论文
- 09届九年级数学第四次模拟试卷
- 习题
- 半导体
- 英文版
- 器件
- 物理
- 通信原理实验指导书(tx80学时)
- 2018年八年级物理全册 第6章 第4节 来自地球的力学案(新版)沪
- 广东省湛江市2015届高中毕业班理综调研测试试题 - 图文
- 数字式密码电子锁电路设计
- 地下车库建筑设计探讨
- 年产13万吨天然气蛋白项目可行性研究报告
- 2018大二轮高考总复习理数:解答题6 选修4-5(不等式选讲)
- VPN练习题
- 2016国网江苏省电力公司招聘高校毕业生1000人
- 高层房屋建筑工程施工安全风险管理探讨
- 2017-2018学年度第一学期四年级音乐教学工作计划
- 镀铝厚度对照表
- 会计职业道德问题研究—基于A公司案例分析
- 新编大学英语第二册1-7单元课文翻译及课后答案
- 毕业论文-浅析余华小说的悲悯性 - 以《活着》为例
- 多渠道促家长督导家长共育和谐 - 图文
- 故宫旧称紫禁城简介
- 混凝土及砌体结构试题及答案 - 图文
- 新视野1级英语试题
- 实验四类和对象