题目
当 T=300K 时,半导体材料硅中掺入 N_(A)=5times10^15cm^-3 和 N_(D)=1.5times10^16cm^-3 的杂质,计算:(a) 电子浓度和空穴浓度;(b) 费米能级位置;(c) 电导率。
当 $T=300K$ 时,半导体材料硅中掺入 $N_{A}=5\times10^{15}cm^{-3}$ 和 $N_{D}=1.5\times10^{16}cm^{-3}$ 的杂质,计算:(a) 电子浓度和空穴浓度;(b) 费米能级位置;(c) 电导率。
题目解答
答案
(a) 根据 $ N_D > N_A $,$ n_0 \approx N_D - N_A = 1.0 \times 10^{16} \, \text{cm}^{-3} $,$ p_0 = \frac{n_i^2}{n_0} = \frac{(1.5 \times 10^{10})^2}{1.0 \times 10^{16}} = 2.25 \times 10^4 \, \text{cm}^{-3} $。
(b) $ E_F - E_i = \frac{kT}{q} \ln \left( \frac{n_0}{n_i} \right) = 0.026 \ln (6.667 \times 10^5) \approx 0.349 \, \text{eV} $。
$ E_c - E_F = 0.56 \, \text{eV} - 0.349 \, \text{eV} = 0.211 \, \text{eV} $。
(c) $ \sigma = q (n_0 \mu_n + p_0 \mu_p) = 1.6 \times 10^{-19} (1.0 \times 10^{22} \times 0.135 + 2.25 \times 10^{10} \times 0.048) \approx 216 \, \text{S/m} $。
答案:
(a) $ n_0 = 1.0 \times 10^{16} \, \text{cm}^{-3} $,$ p_0 = 2.25 \times 10^4 \, \text{cm}^{-3} $。
(b) $ E_F - E_i \approx 0.349 \, \text{eV} $,$ E_c - E_F \approx 0.211 \, \text{eV} $。
(c) $ \sigma \approx 216 \, \text{S/m} $。