Сборник задач по микрооптоэлектронике. Гуртов В.А - 4 стр.

1.12 Качественно представить на графике зависимость концентрации элек-
                                                                             1
тронов в частично компенсированном полупроводнике (ND > NA) ln n от            .
                                                                             T
Оценить границы области температур, в которых n ≈ N D − N A для кремния,
легированного мышьяком ED = EC – 0,05 эВ.


2. Диффузия и дрейф. Генерация и рекомбинация
2.1. В образце p-Si, находящемся при Т = 300 К, распределение примеси вдоль
                          x
                     −
                         x0
оси x: N A ( x) = N ⋅ e , где x0 = 0,5 мкм. Считая p ( x) = N A ( x) , вычислить
напряженность внутреннего электрического поля Ei и плотности
диффузионного и дрейфового токов дырок в зависимости от N. Считать
Dp = 10 см2·с-1 и µp = 400 см2 В-1с-1.
2.2. Образец n-Si с удельным сопротивлением 0,6 Ом·см содержит
Nt = 1015 см-3 центров генерации–рекомбинации, расположенных на уровне
Ферми для материала с собственной проводимостью. Сечения захвата носи-
телей заряда σt = 10-15 см2, тепловая скорость υt = 107 см·с-1.
  1) Вычислить скорость генерации, если область обеднена подвижными но-
сителями заряда;
  2) Вычислить скорость генерации в области, где только концентрация неос-
новных носителей заряда снижена по сравнению с равновесным значением.
2.3. Свет падает на образец кремния, легированный донорами с концентраци-
ей ND = 1016 см-3. При этом генерируется 1021 см-3·с-1 электронно-дырочных
пар. Генерация происходит равномерно по образцу. Имеется 1015 см-3 центров
генерации-рекомбинации с энергией Et = Ei, поперечные сечения захвата
электронов и дырок равны 10-14 см2. Рассчитать:
  1) установившиеся концентрации электронов и дырок после включения све-
та,
  2) время релаксации системы после выключения света τp и время жизни τ0.
2.4. Образец арсенида галлия GaAs подвергается внешнему воздействию, в
результате которого генерируется 1020 см-3·c-1 электронно-дырочных пар.
Уровень легирования ND = 2·1015 см-3, время жизни τ0 = 5.10-8 с, Т = 300 К.
Вычислить: 1) коэффициент рекомбинации; 2) избыточную концентрацию
неосновных носителей заряда.
2.5. Концентрация электронов в однородном слаболегированном n-Si при
комнатной температуре линейно спадает от 1017 см-3 при x = 0 до 6·1016 см-3
при x = 2 мкм и все время поддерживается постоянной. Найти плотность тока
электронов при отсутствии электрического поля. Подвижность при данном
уровне легирования считать µ = 1000 см2·В-1·с-1.

4