半导体物理与器件第四版第八章课后答案

半导体物理_第八章

第八章 PN结与肖特基结二极管本章学习要点： 1.推导并掌握理想PN结二极管的电流-电压特 性特性方程； 2.掌握理想肖特基二极管的电流-电压特性方程 3.建立并掌握PN结二极管的小信号等效电路模型 4.学会分析PN结二极管空间电荷区中的产生与 复合电流； 5.掌握PN结二极管的击穿特性； 6.了解PN结二极管的开关特性。

半导体物理_第八章

§8.2 PN结--理想电流电压特性 推导理想PN结电流-电压特性方程的四个基 本假设条件： (1)PN结为突变结，可以采用理想的耗尽层近 似，耗尽区以外为中性区； (2)载流子分布满足麦克斯韦-玻尔兹曼近似 (3)满足小注入的条件； (4)通过PN结的总电流是一个恒定的常数；电 子电流和空穴电流在PN结中各处是一个连 续函数；电子电流和空穴电流在PN结耗尽 区中各处保持为恒定常数。

半导体物理_第八章

推导理想PN结电流-电压特性时所用到的各种符号

半导体物理_第八章

当外加正向偏压Va时，此电压主要降落在 势垒区上，PN结内建电场减弱。此时扩散电流 与漂移电流之间的平衡被打破，扩散电流为主， 形成少数载流子注入。

半导体物理_第八章

当外加正向偏置电压时，PN结中的势垒将 会降低，这时空

半导体物理教案－27

§8.3 MIS结构的电容－电压特性

本节先讨论理想MIS结构的小信号电容随外加偏压变化的规律，即所谓电容－电压特性(C－V特性)，然后再考虑功函数差及绝缘层内电荷对C－V特性的影响。

一、理想MIS结构的C—V特性

1、理想MIS结构的电容及其上的电压分配 1）等效电容

可将MIS结构看作分别以绝缘层和半导体空间电荷层为介质的两个平板电容器的串联，如图8-9所示。分别以Co 和CS表示这两个电容器的比电容，则MIS结构的等效比电容

111 (8-24) ??CCoCS 图8-9 MIS结构的等效电路 其中C0＝εroε0/do在结构参数确定之后是一常数，因而常用归一化等效比电容

C1?Co1?Co来讨论MIS结构的电容电压关系。

2）电压分配

(8-25)

CS加在MIS结构上的电压UG由绝缘层和半导体表面分担，分压分别用UO和US表示，即

UG?UO?US (8-26)

US之值与表面势VS相等。理想MIS结构的绝缘层不含任何电荷，其电场均匀，以EO表示，则

UO?EOd

第八章 相量法

求解电路的正弦稳态响应，在数学上是求非齐次微分方程的特解。引用相量法使求解微分方程特解的运算变为复数的代数运运算，从儿大大简化了正弦稳态响应的数学运算。

所谓相量法，就是电压、电流用相量表示，RLC元件用阻抗或导纳表示，画出电路的相量模型，利用KCL,KVL和欧姆定律的相量形式列写出未知电压、电流相量的代数方程加以求解，因此，应用相量法应熟练掌握：（1）正弦信号的相量表示；（2）KCL,KVL的相量表示；（3）RLC元件伏安关系式的相量形式；（4）复数的运算。这就是用相量分析电路的理论根据。

8－1 将下列复数化为极坐标形式：

（1）F1??5?j5；（2）F2??4?j3；（3）F3?20?j40； （4）F4?j10；（5）F5??3；（6）F6?2.78?j9.20。 解：（1）F1??5?j5?a?? a?(?5)2?(?5)2?52 ??arctan?5??135?(因F1在第三象限) ?5故F1的极坐标形式为F1?52??135?

（2）F2??4?j3?(?4)2?32?arctan(3?4)?5?143.13?（F2在第二

8．2 一种元件，要求其使用寿命不得低于700小时。现从一批这种元件中随机抽取36件，

测得其平均寿命为680小时。已知该元件寿命服从正态分布，?＝60小时，试在显著性水平0．05下确定这批元件是否合格。 解：H0：μ≥700；H1：μ＜700

已知：x＝680 ?＝60

由于n=36＞30，大样本，因此检验统计量：

z?x??0sn＝680?700＝-2

6036当α＝0.05，查表得z?＝1.645。因为z＜-z?，故拒绝原假设，接受备择假设，说明这批产

品不合格。

8.3

8．4 糖厂用自动打包机打包，每包标准重量是100千克。每天开工后需要检验一次打包机

工作是否正常。某日开工后测得9包重量(单位：千克)如下：

99．3 98．7 100．5 101．2 98．3 99．7 99．5 102．1 100．5

已知包重服从正态分布，试检验该日打包机工作是否正常(a＝0．05)? 解：H0：μ＝100；H1：μ≠100

经计算得：x＝99.9778 S＝1.21221 检验统计量：

t?x??0sn＝99.9778?100＝-0.055

1.2122192当α＝0.05，自由度n－1＝9时，查表得t??9?

8．2 一种元件，要求其使用寿命不得低于700小时。现从一批这种元件中随机抽取36件，

测得其平均寿命为680小时。已知该元件寿命服从正态分布，?＝60小时，试在显著性水平0．05下确定这批元件是否合格。 解：H0：μ≥700；H1：μ＜700

已知：x＝680 ?＝60

由于n=36＞30，大样本，因此检验统计量：

z?x??0sn＝680?700＝-2

6036当α＝0.05，查表得z?＝1.645。因为z＜-z?，故拒绝原假设，接受备择假设，说明这批产

品不合格。

8.3

8．4 糖厂用自动打包机打包，每包标准重量是100千克。每天开工后需要检验一次打包机

工作是否正常。某日开工后测得9包重量(单位：千克)如下：

99．3 98．7 100．5 101．2 98．3 99．7 99．5 102．1 100．5

已知包重服从正态分布，试检验该日打包机工作是否正常(a＝0．05)? 解：H0：μ＝100；H1：μ≠100

经计算得：x＝99.9778 S＝1.21221 检验统计量：

t?x??0sn＝99.9778?100＝-0.055

1.2122192当α＝0.05，自由度n－1＝9时，查表得t??9?

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半导体物理与器件

第四章

平衡半导体

求解半导体中两种载流子浓度的方法 半导体掺杂带来的影响 本征和非本征半导体 载流子的浓度与能量、 载流子的浓度与能量、温度之间函数关系的统计规律 两种载流子浓度与掺杂之间的函数关系 费米能级位置与半导体材料中掺杂浓度之间的函数关系

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半导体物理与器件

平衡半导体平衡状态或热平衡状态，是指没有外界影响(如电压、 平衡状态或热平衡状态，是指没有外界影响(如电压、 电场、磁场或者温度梯度等)作用于半导体上的状态。 电场、磁场或者温度梯度等)作用于半导体上的状态。 在半导体中主要关注产生和复合过程的动态平衡 平衡态——不随时间变化(动态平衡的结果) 不随时间变化( 平衡态 不随时间变化 动态平衡的结果) 费米能级是描述热平衡状态的重要参数 平衡态是研究非平衡态的出发点

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半导体物理与器件

§4.1 半导体中的载流子 载流子： 载流子：在半导体内可以运动形成电流的电子或 空穴) (空穴)载流子的定向运动形成电流； 载流子的定向运动形成电流； 在半导体中有两种载流子： 在半导体中有两种载流子：电子和空穴 半导体中电流的大小取

第八章 薄膜淀积西南科技大学理学院 刘德雄 2013.04.01

本章重点

硅外延薄膜制备原理 SiO2薄膜 化学气相淀积(CVD) 物理气相淀积(PVD)

薄膜淀积概述

薄膜类型

①外延薄膜-器件工作区 ②掩蔽膜-实现定域工艺 ③绝缘介质膜-表面保护、钝化、隔离 ④金属膜及多晶膜-电极引线及栅电极

薄膜材料

①半导体材料-Si、GaAs、GaN、SiC、SiGe ②金属材料-Al、Au、Pt、Ni、Cu、W ③无机材料-SiO2 、Si3N4 ④有机材料

薄膜淀积概述薄膜制备 ①间接生长法：制备薄膜所需的原子或分子通过 化学反应得到。 包括：气相外延、热氧化、化学气相淀积(CVD) 等。 ②直接生长法：制备薄膜所需的原子或分子不通 过化学反应，直接转移到衬底上。 包括：液相外延、固相外延、分子束外延(MBE) 、真空蒸发、溅射、涂敷等

§8.1 硅外延薄膜制备原理

外延(epitaxy):在单晶衬底上生长一层新的单 晶的方法(技术)。 特点：①沿衬底的晶向方向生长；②外延温度 低于晶体的熔点；③外延层可与衬底形成突变 PN结。 外延层：衬底上新生长的单晶层。 外延片: 生长了外延层的衬底。

§8.1 硅同质外延薄膜制备原 理外延的分

第8章 习题答案 1.命名下列配合物：

（1）K2[Ni(CN)4] （2）(NH4)2[FeCl5(H2O)] （3）[Ir(ONO)(NH3)5]Cl2 （4）Na2[Cr(CO)5] 解：（1）四氰根合镍（Ⅱ）酸钾 （2）五氯?一水合铁（III）酸铵

（3）二氯化亚硝酸根?五氨合铱（III）

（4）五羰基合铬（-Ⅱ）酸钠 （参考P172） 2.写出下列配合物（配离子）的化学式？

（1）硫酸四氨合铜(Ⅱ) （2）四硫氰?二氨合铬（III）酸铵 （3）二羟基?四水合铝（III）离子 （4）二苯合铬(0) 解：（1）[Cu(NH3)4]SO4 （2）(NH4)[Cr(NH3)2(SCN)4] （3）［Al(H2O)4(OH-)2］+ (4)[Cr(C6H6)2]

6.试用价键理论说明下列配离子的键型（内轨型或外轨型）、几何构型和磁性大小。 （1）［Co(NH3)6］2+ （2）［Co(CN)6］3- 解：(1)Co最外层价电子排布为：27Co：3d74s2 Co2+的最外层价电子排布为：27Co2+：3d74s0

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习题1

1.1 确定晶胞中的原子数：（a）面心立方；（b）体心立方；(c)金刚石晶格。 解：（a）面心立方： 8个拐角原子×1=1个原子

8 6个面原子×1=3个原子

2 ? 面心立方中共含4个原子

（b）体心立方：8个拐角原子×1=1个原子

8 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：8个拐角原子×1=1个原子

8 6个面原子×1 =3个原子

2 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）。 解：(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=

2个原子?5.43?10?-82=6.78?1014个原子/cm2

4个原子25.43?104个原子35.43?10-8(b):(110)表面面密度=

?-82?=

第8章 稳恒磁场 习题及答案

6. 如图所示，AB、CD为长直导线，BC为圆心在O点的一段圆弧形导线，其半径为R。若通以电流I，求O点的磁感应强度。

??解：O点磁场由AB、BC、CD三部分电流产生，应用磁场叠加原理。 AB在O点产生的磁感应强度为

B1?0

?BC在O点产生的磁感应强度大小为

B2??0I?I??I??0??0，方向垂直纸面向里 4?R4?R312RCD在O点产生的磁感应强度大小为

B3??0I(cos?1?cos?2) 4?r0?0I4?Rcos600(cos150??cos180?)

???0I3(1?)，方向垂直纸面向里 2?R2故 B0?B1?B2?B3??0I3?(1??)，方向垂直纸面向里 2?R267. 如图所示，两根导线沿半径方向引向铁环上的A，B两点，并在很远处与电源相连。

已知圆环的粗细均匀，求环中心O的磁感应强度。

解：圆心O点磁场由直电流A?和B?及两段圆弧上电流I1与I2所产生，但A?和B?在O点产生的磁场为零。且

I1电阻R2? ??I2电阻R12???I1产生的磁感应强度大小为

B1??0I1（2???），方向垂直纸面向外 4?R

I2产生的磁感应强度大小为

B2??0I2?，方向垂直纸面向里