微电子器件基础第五章习题解答.ppt

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1、第五章第五章 非平衡载流子非平衡载流子1.解：解：2.空穴在半导体内均匀产生，其产生率空穴在半导体内均匀产生，其产生率解：解：由空穴连续性方程，由空穴连续性方程，由于杂质均匀分布、体内没有电场、非平衡载流子均匀产生，所以，由于杂质均匀分布、体内没有电场、非平衡载流子均匀产生，所以，得到非平衡空穴所满足的方程，得到非平衡空穴所满足的方程，达到稳定状态时的非平衡空穴浓度，达到稳定状态时的非平衡空穴浓度，光照下，产生和复合达到稳定时，光照下，产生和复合达到稳定时，3.解：解：半导体内光生非平衡空穴浓度，半导体内光生非平衡空穴浓度，光照下，半导体的电导率，光照下，半导体的电导率，光照下，半导体电阻率，

2、光照下，半导体电阻率，光照下，电导中少数载流子（空穴）贡献的比例，光照下，电导中少数载流子（空穴）贡献的比例，4.解：解：光照停止后的非平衡空穴浓度，光照停止后的非平衡空穴浓度，0 0t t停止停止2020微秒后，微秒后，5.解：解：无光照的电导率，无光照的电导率，有光照的电导率，有光照的电导率，光照下，光照下，半导体处于非平衡态，其偏离程度由电子准费米能级、空穴半导体处于非平衡态，其偏离程度由电子准费米能级、空穴准费米能级描述。准费米能级描述。小注入时，小注入时，空穴准费米能级比平衡费米能级更靠近价带顶，但偏离小。空穴准费米能级比平衡费米能级更靠近价带顶，但偏离小。电子准费米能级比平衡费米能

3、级更靠近导带底，且偏离大。电子准费米能级比平衡费米能级更靠近导带底，且偏离大。6.光照前光照前光照后光照后7.没有光照时，半导体的平衡费米能级位置，没有光照时，半导体的平衡费米能级位置，解：解：光照小注入下，导带电子浓度，光照小注入下，导带电子浓度，小注入下，电子准费米能级位置，小注入下，电子准费米能级位置，小注入下，价带空穴浓度，小注入下，价带空穴浓度，小注入下，空穴准费米能级，小注入下，空穴准费米能级，8.解：从题意知，解：从题意知，P P型半导体，小注入下，复合中心的电子产生率等于空穴捕获率，型半导体，小注入下，复合中心的电子产生率等于空穴捕获率，电子产生率电子产生率空穴俘获率空穴俘获率

4、对于一般的复合中心，对于一般的复合中心，因为半导体本征费米能级，因为半导体本征费米能级，对一般掺杂浓度的对一般掺杂浓度的P P型半导体，其平衡费米能级远在禁带中央能型半导体，其平衡费米能级远在禁带中央能级以下。从上式中得出复合中心能级远在本征费米能级以上（离导级以下。从上式中得出复合中心能级远在本征费米能级以上（离导带底很近，离本征费米能级很远），因而它不是有效复合中心。带底很近，离本征费米能级很远），因而它不是有效复合中心。所以，所以，9.本征半导体，小注入，本征半导体，小注入，证明：证明：非平衡载流子寿命，非平衡载流子寿命，10.小注入时，小注入时，N N型半导体非平衡少子空穴的寿命主要由

5、金复合中心决定，型半导体非平衡少子空穴的寿命主要由金复合中心决定，在在N N型硅中，金的受主能级起作用，金负离子对空穴的俘获系数，型硅中，金的受主能级起作用，金负离子对空穴的俘获系数，解：根据解：根据PP158PP158给出数据，给出数据，在在P P型硅中，金的施主能级起作用，金正离子对电子的俘获系数，型硅中，金的施主能级起作用，金正离子对电子的俘获系数，小注入时，小注入时，P P型半导体非平衡少子电子的寿命主要由金复合中心决定，型半导体非平衡少子电子的寿命主要由金复合中心决定，11.解：根据单一复合中心得到的间接复合的净复合率公式，解：根据单一复合中心得到的间接复合的净复合率公式，（净复合）

6、（净复合）净产生净产生在载流子完全耗尽的半导体区域，在载流子完全耗尽的半导体区域，在只有少数载流子被耗尽的半导体区域，如对于在只有少数载流子被耗尽的半导体区域，如对于N N型半导体，型半导体，净产生净产生在在 的半导体区域，的半导体区域，12.解：因为少子空穴的浓度，解：因为少子空穴的浓度，所以，所以，达到稳态时，少子产生率，达到稳态时，少子产生率，13.解：由爱因斯坦关系式，得到电子扩散系数，解：由爱因斯坦关系式，得到电子扩散系数，电子扩散长度，电子扩散长度，14.解：由爱因斯坦关系式，得到空穴扩散系数，解：由爱因斯坦关系式，得到空穴扩散系数，空穴扩散浓度梯度，空穴扩散浓度梯度，空穴扩散电流

7、密度，空穴扩散电流密度，15.解：由电阻率查表解：由电阻率查表PP124PP124图图4-154-15（b b），得到半导体平衡多子浓度，），得到半导体平衡多子浓度，边界处电子扩散电流密度，边界处电子扩散电流密度，非平衡少子寿命，非平衡少子寿命，平衡少子浓度平衡少子浓度非平衡少子分布（半导体无限厚），非平衡少子分布（半导体无限厚），16.解：由电阻率查表，得平衡多子（电子）浓度和少子（空穴）迁移率，解：由电阻率查表，得平衡多子（电子）浓度和少子（空穴）迁移率，平衡少子浓度，平衡少子浓度，从表面处向半导体内扩散的少子空穴扩散电流密度，从表面处向半导体内扩散的少子空穴扩散电流密度，非平衡少子在半导

8、体内的分布（半导体无限厚），非平衡少子在半导体内的分布（半导体无限厚），半导体内非平衡空穴浓度等于半导体内非平衡空穴浓度等于 对应的位置，对应的位置，17.解：解：稳态下，根据（稳态下，根据（5-1625-162）空穴浓度分布，）空穴浓度分布，得到在半导体表面处空穴浓度，得到在半导体表面处空穴浓度，由于由于 ，查图，查图4-154-15（b)b)，得到，得到，查图查图4-14 4-14 得到空穴迁移率得到空穴迁移率 ，空穴扩散长度，空穴扩散长度，1 1、单位时间、单位表面积的表面复合空穴数，、单位时间、单位表面积的表面复合空穴数，得到单位时间、单位表面积在离表面三个扩散长度体积内复合的空穴数，

9、得到单位时间、单位表面积在离表面三个扩散长度体积内复合的空穴数，2 2、由下式，、由下式，得到，得到，18.由氧化（温度由氧化（温度11801180）后表面复合中心浓度后表面复合中心浓度 ，得，得到金复合中心在硅片中的均匀分布浓度，到金复合中心在硅片中的均匀分布浓度，解、解、1 1、硅片内少子空穴的寿命，、硅片内少子空穴的寿命，由教材由教材PP158PP158第第6 6行给出的数据，行给出的数据，得到，得到，硅片中总杂质浓度，硅片中总杂质浓度，查表查表4-144-14，得到少子空穴的迁移率，得到少子空穴的迁移率，硅片表面复合速度，硅片表面复合速度，得到少子空穴的扩散系数，得到少子空穴的扩散系数，得到少子扩散长度，得到少子扩散长度，得到，得到，2 2、由于，、由于，得到，得到，由于，由于，2 2、根据表面复合速度的物理意义，得到流向表面的空穴流密度为，、根据表面复合速度的物理意义，得到流向表面的空穴流密度为，