Расчет концентрации электронов и дырок в полупроводнике
Найти значение концентрации электронов и дырок в кремнии, при котором ЭДС Холла равна нулю, если их подвижности равны
Найти значение концентрации электронов и дырок в кремнии, при котором ЭДС Холла равна нулю, если их подвижности равны 0,13 и 0,05 м2/(в*с) соответственно. Затем рассчитать массу добавки мышьяка, необходимую для введения в пластину кремния объемом 100 мм3, чтобы при равномерном распределении примеси удельное сопротивление кристалла составляло 0,01 ом*м. Подвижность электронов принять равной 0,12 м2/(в*с).
16.12.2023 07:44
Написать свой ответ:
Пояснение: Для решения данной задачи мы можем использовать формулу для определения концентрации носителей заряда в полупроводнике:
n = (μp * p) / (μn * n)
где:
n - концентрация электронов,
p - концентрация дырок,
μn - подвижность электронов,
μp - подвижность дырок.
Также известно, что для равенства ЭДС Холла нулю, концентрация электронов и дырок должна быть одинаковой. Поэтому, нам достаточно найти только одну концентрацию.
Для расчета концентрации носителей заряда, можем использовать формулу:
n = p = μn / μp
Затем, чтобы рассчитать массу добавки мышьяка, необходимую для достижения удельного сопротивления 0,01 ом*м, можно воспользоваться формулой:
ρ = 1 / (e * μ * n)
где:
ρ - удельное сопротивление,
e - заряд электрона,
μ - подвижность носителей заряда,
n - концентрация носителей заряда.
Мы можем решить первую часть задачи, найдя концентрацию носителей заряда, а затем использовать полученное значение, чтобы рассчитать массу добавки мышьяка.
Например:
1. Найдем концентрацию носителей заряда:
n = p = (0.13 м2/(В*с)) / (0.05 м2/(В*с)) = 2.6
Таким образом, концентрация электронов и дырок составляет 2.6 * 10^16 м^-3.
2. Рассчитаем массу добавки мышьяка, необходимую для достижения удельного сопротивления 0.01 ом*м:
ρ = 1 / (1.6 * 10^-19 Кл * 0.12 м2/(В*с) * 2.6 * 10^16 м^-3)
ρ = 3200 ом*м^2
Масса добавки мышьяка:
ρ = ρкр + Δρ = (λ / A) + Δρ
m = A * (ρ - ρкр)
m = A * Δρ
m = 100 мм3 * 3200 ом*м^2 = 320000 мг
Необходимая масса добавки мышьяка для достижения удельного сопротивления 0.01 ом*м составляет 320000 мг.
Совет: Для лучшего понимания концентрации электронов и дырок в полупроводнике, рекомендуется изучить теорию о полупроводниковых материалах, основы полупроводниковой физики и электронных устройствах.
Задание: Найти концентрацию электронов и дырок в полупроводнике, если их подвижности составляют 0.08 м2/(В*с) и 0.06 м2/(В*с) соответственно.