1、1第一章习题1设晶格常数为 a的一维晶格，导带极小值附近能量 Ec(k)和价带极大值附近能量 EV(k)分别为：（ K）=C 02012021202 36)(,(3 mkhkEmkhV0m。 试 求 ：为 电 子 惯 性 质 量 ， na34.,1（1）禁带宽度;（2）导带底电子有效质量;（3）价带顶电子有效质量;（4）价带顶电子跃迁到导带底时准动量的变化解：（1） eVmkEkEEdkmkEEcmdkkmkVCgVc 64.012)(43(,06430382430)(2122022021010 因 此 ： 取 极 大 值处 ，所 以又 因 为 得价 带 ： 取 极 小 值处 ，所 以 ： 在
2、又 因 为 ：得 ：由导 带 ：0432*8)(1dkmkCn sNkkpmdEkkVn /095.743)()()4(6)3( 21043002*11 所 以 ：准 动 量 的 定 义 ： 22. 晶格常数为 0.25nm的一维晶格，当外加 102V/m，10 7 V/m的电场时，试分别计算电子自能带底运动到能带顶所需的时间。解：根据： 得tkhqEfqEktsatt 137192 82191 0.06.)()0(半导体物理第 2章习题5. 举例说明杂质补偿作用。当半导体中同时存在施主和受主杂质时，若（1） N DNA因为受主能级低于施主能级，所以施主杂质的电子首先跃迁到 NA个受主能级上，
3、还有 ND-NA个电子在施主能级上，杂质全部电离时，跃迁到导带中的导电电子的浓度为 n= ND-NA。即则有效受主浓度为 NAeff N D-NA（2）N AND施主能级上的全部电子跃迁到受主能级上，受主能级上还有 NA-ND个空穴，它们可接受价带上的 NA-ND个电子，在价带中形成的空穴浓度 p= NA-ND. 即有效受主浓度为 NAeff N A-ND（3）N AND时，不能向导带和价带提供电子和空穴， 称为杂质的高度补偿6. 说明类氢模型的优点和不足。优点：基本上能够解释浅能级杂质电离能的小的差异，计算简单缺点：只有电子轨道半径较大时，该模型才较适用，如 Ge.相反，对电子轨道半径较小的
4、，如 Si，简单的库仑势场不能计入引入杂质中心带来的全部影响。3第三章习题和答案7. 在室温下，锗的有效态密度 Nc=1.051019cm-3，N V=3.91018cm-3，试求锗的载流子有效质量 m*n m*p。计算 77K时的 NC 和 NV。 已知 300K时，Eg=0.67eV。77k 时 Eg=0.76eV。求这两个温度时锗的本征载流子浓度。77K 时，锗的电子浓度为 1017cm-3 ，假定受主浓度为零，而 Ec-ED=0.01eV，求锗中施主浓度 ED为多少？8. 利用题 7所给的 Nc 和 NV数值及 Eg=0.67eV，求温度为 300K和 500K时，含施主浓度 ND=5
5、1015cm-3，受主浓度 NA=2109cm-3的锗中电子及空穴浓度为多少？3173183 89 3 /0.507.07 /.5.072 cmNTKNVCVC ）（）（ ）（）（）（ ）（ 、时 的）（ 3171871700 37726.01718 1337.8921 /0.)0.06.2()21(exp /08.)0.53.()()3 000 cmeNnkoTEn eNcenK meCDD nTkEDTkEDTk kiikoTEgvci CoFCcF 时 ，室 温 ： 3150310052120 210 2035 1/84.95/3)(2(/(52cmpnKt cTnNNpn nnpiDA
6、DAiiADiAVici geg时 ：时 ：根 据 电 中 性 条 件 ：时 ：时 ：kgmTkmNTmkvpcnpv nc 3103120 310320302306.295.)()(1.7 得） 根 据（414. 计算含有施主杂质浓度为 ND=91015cm-3，及受主杂质浓度为 1.11016cm3，的硅在 33K时的电子和空穴浓度以及费米能级的位置。 eVnpTkENcmpn cmnSiKTiiFvViDA i36.015.2l06.l 4.l.l1025. ,105.300 195305 3 或 ： 饱 和 区流 子 浓 度 ， 处 于 强 电 离掺 杂 浓 度 远 大 于 本 征 载
7、的 本 征 载 流 子 浓 度时 ，解 ：第四章习题及答案1. 300K时，Ge 的本征电阻率为 47cm，如电子和空穴迁移率分别为3900cm2/( V.S)和 1900cm2/( V.S)。 试求 Ge 的载流子浓度。解：在本征情况下， ,由 知inp )(/ pnipnuquq113119 02930602471 cmuqnpni .)(.)(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 1350cm2/( V.S)和 500cm2/( V.S)。当掺入百万分之一的 As后，设杂质全部电离，试计算5其电导率。比本征 Si的电导率增大了多少倍？解：300K 时， ，查表
8、 3-2或图 3-7)/(),/(SVcmuSVcmupn 22501350可知，室温下 Si的本征载流子浓度约为 。310ni.本征情况下， cmS+.uqnpunq -pi /.)()( 61910 10562金钢石结构一个原胞内的等效原子个数为 个，查看附录 B8428知 Si的晶格常数为 0.543102nm，则其原子密度为。3237105541028cm).(掺入百万分之一的 As,杂质的浓度为 ，杂316205105cmND质全部电离后， ，这种情况下，查图 4-14（a ）可知其多子的迁移率为iDnN800 cm2/( V.S) cmS.qu-nD /. 46801620591比
9、本征情况下增大了 倍61317. 证明当 unup且电子浓度 n=ni 时，材料的电导率最pninpuu,小，并求 min的表达式。解： npinpququ2pinpi ddn3222),(令 puinpinpi uu/,/)( 002 02322 pipnnpiiun qqdpi /)/(/6因此， 为最小点的取值npiu/puinpii quq2)/(min试求 300K时 Ge 和 Si样品的最小电导率的数值，并和本征电导率相比较。查表 4-1，可知室温下硅和锗较纯样品的迁移率Si: cmSuqnpi /mi 71019 1032546022 pii /.)(.)( 60195Ge: c
10、pui /min 61019 838 mSqpii /.)(.)( 6019 1097602 第五章习题5. n型硅中，掺杂浓度 ND=1016cm-3, 光注入的非平衡载流子浓度n= p=1014cm-3。计算无光照和有光照的电导率。6. 画出 p型半导体在光照（小注入）前后的能带图，标出原来的的费米能级和光照时的准费米能级。cmsqnupqnnccmcpKTi /16.235016.0:, /. /10.105,091 0034316 34无 光 照则设 半 导 体 的 迁 移 率 ） 本 征空 穴 的 迁 移 率 近 似 等 于的 半 导 体 中 电 子 、注 ： 掺 杂有 光 照 136191400(/.22)50(:cmsnqpnqp7EcEiEvEcEFEiEv EFpEFn光照前 光照后7. 掺施主浓度 ND=1015cm-3的 n型硅，由于光的照射产生了非平衡载流子n=p=1014cm-3。试计算这种情况下的准费米能级位置，并和原来的费米能级作比较。第六章答案TkEenpcmNnpcnFPioiniDi01415202315140 3/0).(/.0度强 电 离 情 况 ， 载 流 子 浓 0.517eVPFE2n.89e.140TlkinDNTlokiEF平0.29eV1.54l0iPiPTlnkiEF0.291e1.5l0ininTlkiEF891
