Элементы и устройства твердотельной электроники в примерах и задачах. Дудкин В.П - 10 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВГУ | Воронеж

Составители: 

Рубрика: 

10
Решение
1.Концентрация донорных примесей
N
D
= N/2 ·10
6
= 2,2 ·10
22
м
-3
.
2.Концентрация дырок при n
i
= 2,5 ·10
19
p = n
i
2
/N
D
= 2,84 ·10
16
м
-3
.
3.Из п.1,2 удельное сопротивление легированного полупроводника n-типа
ρ
n
= 1/eN
D
μ
n
= 7,3· 10
-4
Ом/м.
4.Коэффициенты диффузии электронов и дырок D
n,p
= kT μ
n,p
/e :
D
n
= 10.0 ·10
-3
м
2
/с,
D
p
=
4,9 ·10
-3
м
2
/с.
1.4. В собственном германии концентрация атомов N = 4,5·10
28
м
-3
. При
температуре 300 К один из каждых 2·10
9
атомов ионизирован.
Подвижности электронов и дырок в германии равны соответственно 0,39 и
0,19 м
2
/В с . Определить собственную концентрацию. Определить
а) удельную проводимость собственного германия;
б) удельную проводимость германия, легированного элементом 5 группы,
если на каждые 10
8
атомов германия приходится один атом примеси .
Решение
1. Концентрация собственных носителей в соответствии с условием задачи
n
i
= N/2 ·10
9
.
2.Удельная проводимость собственного германия
σ
i
= en
i
(μ
n
+ μ
p
)=2,09 См/м.
3.Так как собственный полупроводник, легированный материалом пятой
группы, является материалом n-типа, определим концентрацию доноров
N
D
= N/10
8
= 4,5·10
20
м
-3
.
4.Удельная проводимость
σ
n
= e(N
D
μ
n
+n
i
2
μ
p
/N
D
)=28 См/м.
1.5. Напряженность электрического поля в кристалле собственного
кремния E=500 В/м, а подвижности электронов и дырок равны
соответственно 0,04 и 0,05 м
2
/В с. Концентрация собственных носителей
1,5·10
16
м
-3
. Определить
а) скорости дрейфа электронов и дырок:
б) удельное сопротивление кремния;
в) полный дрейфовый ток, если площадь поперечного сечения П =3 10
-6
м
2
.
Решение
1.Скорости дрейфа электронов и дырок
v
n
=μ
n
E = 70 м/с,
v
p
=μ
p
E = 25 м/с.
2.Удельное сопротивление собственного кремния
ρ
i
= 1/en
i
(μ
n
+ μ
p
)= 2,2 ·10
3
Ом/м.
3.Полный дрейфовый ток пропорционален проводимости , напряженности
поля и площади поперечного сечения 
                                               10


                                          Реш ени е
1.Ко нц ентр ац и я до но р ны хп р и месей
  ND = N/2 ·106 = 2,2 ·1022 м-3 .
2.Ко нц ентр ац и я ды р о кп р и ni = 2,5 ·1019
  p = ni2/ND = 2,84 ·1016 м-3.
3.И зп .1,2 у дельно е со п р о ти влени е леги р о ванно го п о л у п р о во дни ка n-ти п а
    ρn = 1/eNDμ n = 7,3· 10-4 О м/м.
4.Ко эффи ц и енты ди ффу зи и электр о но в и ды р о кDn,p= kT μ n,p/e :
    Dn = 10.0 ·10-3 м2/с,
    Dp= 4,9 ·10-3 м2/с.

    1.4. В со бственно м гер мани и ко нц ентр ац и я ато мо в N = 4,5·1028м-3 . П р и
темп ер ату р е 300 К о ди н и з каж ды х                 2·109 ато мо в и о ни зи р о ван.
П о дви ж но сти электр о но в и ды р о к в гер мани и р авны со о тветственно 0,39 и
0,19 м2/Вс . О п р едел и тьсо бственну ю ко нц ентр ац и ю . О п р едел и ть
а) у дельну ю п р о во ди мо стьсо бственно го гер мани я;
б) у дел ьну ю п р о во ди мо сть гер мани я, леги р о ванно го элементо м 5 гр у п п ы ,
если на каж ды е 108 ато мо в гер мани я п р и хо ди тся о ди н ато мп р и меси .
                                            Реш ени е
1. Ко нц ентр ац и я со бственны хно си телей в со о тветстви и с у сло ви емзадачи
               ni = N/2 ·109.
2.У дельная п р о во ди мо стьсо бственно го гер мани я
               σ i = eni (μ n+ μ p)=2,09 С м /м .
3.Так как со бственны й п о л у п р о во дни к, леги р о ванны й матер и ало м п ято й
гр у п п ы , является матер и ало мn-ти п а, о п р едели мко нц ентр ац и ю до но р о в
               ND = N/108 = 4,5·1020 м-3 .
4.У дельная п р о во ди мо сть
               σ n = e(NDμ n+ni2μ p/ND)=28 См/м.

      1.5. Н ап р яж енно сть электр и ческо го п о ля в кр и сталле со бственно го
кр емни я E=500 В/м, а п о дви ж но сти электр о но в и ды р о к р авны
со о тветственно 0,04 и 0,05 м2/В с. Ко нц ентр ац и я со бственны х но си телей
1,5·1016м-3 . О п р едели ть
а) ско р о сти др ейфа электр о но в и ды р о к:
б) у дел ьно е со п р о ти влени е кр емни я;
в) п о л ны й др ейфо вы й то к, если п ло щ адьп о п ер ечно го сечени я П =3 10-6м2.
                                           Реш ени е
1.Ско р о сти др ейфа эл ектр о но в и ды р о к
    vn=μ nE = 70 м/с,
    vp=μ pE = 25 м/с.
2.У дельно е со п р о ти влени е со бственно го кр емни я
      ρi = 1/eni (μ n+ μ p)= 2,2 ·103 О м/м.
3.П о л ны й др ейфо вы й то к п р о п о р ц и о нал ен п р о во ди мо сти , нап р яж енно сти
п о ля и п ло щ ади п о п ер ечно го сечени я

Страницы