Физические основы микроэлектроники. Задачи ФОМ2. Решение Собственная концентрация носителей заряда n i 2, м 3 определяется по формуле n

• Название: Решение Собственная концентрация носителей заряда n i 2, м 3 определяется по формуле n
• Анкор: Физические основы микроэлектроники
• Дата: 31.01.2020
• Размер: 19.34 Kb.
• Имя файла: Задачи ФОМ2.docx
• Тип: Решение; #106602

Вариант 9

9.1. Концентрация электронов проводимости в полупроводнике равна 10¹⁸ м^-3. Определить концентрацию дырок в этом полупроводнике, если известно, что собственная концентрация носителей заряда при этой же температуре равна 10¹⁶ м^-3.
Решение

Собственная концентрация носителей заряда n_i², м^-3 определяется по формуле:

n_i²=p×n => p= n_i²/n=(10¹⁶)²/10¹⁸=10¹⁴ м^-3 (определяем концентрацию дырок в полупроводнике, м^-3),
где n_i - собственная концентрация носителей заряда, м^-3;

n - Концентрация электронов проводимости, м^-3
Ответ: 10¹⁴ м^-3

9.2. Определите и сравните скорость дрейфа электрона, движущегося в электрическом поле с напряженностью 10 кВ/м в собственном германии, с его скоростью при движении на расстоянии 10 мм в таком же поле в вакууме. Подвижность электрона в германии принять равной = 0,39 м²/(В·с).
Решение

Подвижность носителей заряда определяется по формуле:

µ_n= υ_d/E => υ_d=µ_n×E=0,39×10⁴ =3,9×10³ м/с (определяем скорость дрейфа электрона в германии, м/с);
где µ_{n –} подвижность электрона в германии, м²/(В·с);

E – напряженность электрического поля, кВ/м;
Определим скорость электрона в вакууме υ, м/c по формуле:
υ=√(2E×q×S/m)=√(2×10⁴×(-1,6)×10^-19×10^-2/9,1×10^-31)= √(3,52×10¹³)=

=5,93×10⁶ м/с,
где q – заряд электрона, Кл;

q=-1,6×10^-19, Кл;

m – масса электрона, кг;

m=9,1×10^-31 кг;

S – расстояние, м;
Ответ: 3,9∙10³ м/с; 5,93∙10⁶ м/с

9.3. Ток, текущий в идеальном p-n переходе при большом обратном напряжении и Т=300 К, равен 2·10^-7 А. Найти ток, текущий при прямом напряжении, равном 0,1 В.
Решение

Воспользуемся зависимостью:

I=I₀(exp^Uпр/φT-1),
где I₀ – ток, текущий при обратном напряжении (А);

U_пр – прямое напряжение, В;
φT – термический потенциал полупроводника, В, который определяется по формуле:
φT= KT/q= 1,38×10^-23×300/1,6×10^-19=0,0258 В
I=2×10^-7(exp^0,1/0,0258-1)=2×10^-7(48,42-1)= 95×10^-7А=9,5×10^-6А=9,5 мкА
Ответ: 9,5 мкА