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1、第 3 章 非热平衡状态下的半导体1、对硼浓度为NA=5 1016cm-3的 Si 样品，室温下一恒定光源在其中均匀地产生密度为1015cm-3、寿命为5s 的额外载流子。请问：(a)此 Si 样品的少子是什么导电类型？(b)光照关闭后10s 时少子密度还有多少？解： （a）此样品的少子导电类型是n 型。（b）已知光照停止后额外载流子密度的衰减规律为/)(tnetn将n1015cm-3，s5，st10代入公式可得/)(tnetn5101510e)(1035.1314cm因此剩余的少子浓度为)(1065.81035.1103141415cm2、 接上题， 若该样品光照前 （t0 处电子的浓度和空
2、穴的浓度。解：由于0nn错误！未找到引用源。所以是小注入对于 n 型半导体，小注入条件下srn61711010101011如果硅棒足够厚，非平衡载流子所遵循的扩散方程为)exp()()(0pLxpxp;)exp()()(0nLxnxn其中cmDLpp36102.31010;cmDLnn361051025所以 x0 处空穴的浓度为：3315170)102.3exp(1010)()(cmxxppxp所以 x0 处电子的浓度为：331530)105exp(1010)()(cmxxnnxn如果硅棒厚度一定为W 时，非平衡载流子所遵循的扩散方程为)1exp()()(0Wxpxp;)1exp()()(0W
3、xnxn所以 x0 处空穴的浓度为：315170)1exp(1010)()(cmWxxppxp所以 x0 处电子的浓度为：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 8 页 - - - - - - - - - 31530)1exp(1010)()(cmWxxnnxn11、一块施主浓度为2 1016 cm-3的硅片，含均匀分布的金，浓度为3 1015cm-3，表面复 合 中 心 密 度 为1010cm-2， 已 知 硅 中 金 的rp=1.15 10-7cm3/s ，
4、表 面 复 合 中 心 的rS=2 10-6cm3/s，求： （a）小注入条件下的少子寿命、扩散长度和表面复合速度；b）在产生率 G=1017/s.cm3的均匀光照下的表面空穴密度和表面空穴流密度。解： a) 小注入条件下的少子寿命1ptr N971518.7101.15 1010s由总杂质浓度1615163T2 10102.1 10 cmiDNNN查图知该硅片中少数载流子的迁移率3500/pcmV s，因而扩散系数2150012.5 cm /s40PpkTDq扩散长度9412.58.7103.3 10 cmpppLD表面复合速度：71031.1510101.15 10/ppstSr Ncm
5、s2）按式 (5-162)，均匀光照下考虑表面复合的空穴密度分布0( )1pxLpppppppSp xpgeLS因而表面（ x=0）处的空穴密度0(0)1pppppppSppgLS式中 p0=ni2/n0，考虑到金在n 型 Si 中起受主作用，n0=NDNT=1.9 1016 /cm3，故21024301616(1.15 10 )1.18 101.9 101.9 10inpcm代入数据得表面空穴密度3949174391.15108.710(0)1.18108.7 1010(1)2.76 101.15108.710p838.4 10 cm因为 p0 1.38e-4 cm 75%不被吸收时为d 2
6、.88e-5 cm 20、 考虑用光子能量hv=1.9eV 的光入射一个p=10ns 的 n 型砷化镓样品。 (a) 希望表面附近的稳态额外载流子密度p=1015cm-3， 计算所需的入射功率密度(不计表面效应和表面反射)。 (b) 在表面以下什么位置， 产生率下降到表面处的20%。（吸收系数可参考图3-13） 。解： (a)能量为hv=1.9eV 的光子的波长为错误！未找到引用源。0.65m，查表可知，此时的吸收系数 错误！未找到引用源。3 104cm-1稳定状态下，产生率scmpG/10323所以入射功率密度WGhP3040(b)根据deII0可知 d= 5.36e-5 cm 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 8 页 - - - - - - - - -