asdsad

1. Bài tập chương 3 Môn học: Vật lý bán dẫn GV: Nguyễn Trung Hiếu
1
CÁC HIỆN TƯỢNG VẬN CHUYỂN HẠT DẪN
Lưu ý các hệ số: 5
8,62.10 /
k eV K
−
=
1. Cho biết khối lượng hiệu dụng của electron trong bán dẫn Ge ở 320K là 0,55
n o
m m
= , với
31
9,1.10
o
m kg
−
= . Tính vận tốc chuyển động nhiệt tự do trung bình của electron.
Ans: 7
3
1,6.10 /
th
n
kT
v cm s
m
= =
2. Xét mẫu bán dẫn Si ở 320K. Người ta áp đặt điện trường E = 105
V/m vào mẫu bán dẫn (không
có gradient nồng độ hạt dẫn) thì thấy điện tử có đi được quãng đường trung bình là 2,8 μm sau
khoảng thời gian là 0,3ns. Tìm quãng đường chuyển động tự do trung bình của điện tử. Cho
biết khối lượng hiệu dụng của electron trong bán dẫn Si ở 320K là 0,68
n o
m m
= , với
31
9,1.10
o
m kg
−
= .
Ans: 3
2,8
9,33.10 /
0,3
n
m
v m s
ns

= =
3 2
5
9,3.10
0,093
10
n
n
v m
E Vs
 = = =  0,36
n n
c
m
ps
q

 = =
5
3
1,46.10 /
th
n
kT
v m s
m
= =  52,3
c th c
l v nm

= =
3. Giả sử rằng độ linh động của điện tử trong Silic ở 300K là 𝜇300𝐾 = 1300𝑐𝑚2
/𝑉𝑠, và độ linh
động chủ yếu do tán xạ trên mạng nguyên tử. Tìm độ linh động của điện tử ở 200K và 400K.
Ans: Do tán xạ trên mạng chiếm ưu thế:
3
2
2
300
200
200
300
2388 /
200
K
K
K
cm Vs



−
 
=  =
 
 
3
2
2
300
400
400
300
844 /
400
K
K
K
cm Vs



−
 
=  =
 
 
4. Tính độ dẫn điện của bán dẫn thuần Si ở nhiệt độ T = 300 K biết rằng nồng độ hạt dẫn nội tại
là 1.5x1010
cm–3
và độ linh động của electron và lỗ lần lượt là 1200 and 500 cm2
/Vs.
A) 4.08 x 10-6 S/cm B) 4.08 x 10-6
S/m C) 4.08 x 10-7
S/cm D) 4.08 x 10-7
S/cm

2. Bài tập chương 3 Môn học: Vật lý bán dẫn GV: Nguyễn Trung Hiếu
2
Ans: ( ) 6
4,08.10 /
n p i
q n S cm
   −
= + =
5. Một tấm bán dẫn loại N có điện trở suất là 5 .cm ở T = 300 K. Giả sử bán dẫn được pha chỉ
bởi 1 loại tạp chất, tìm nồng độ tạp chất. Cho biết độ linh động của electron là 1350 cm2
/Vs.
A) 2.86 x1014
cm–3
B) 9.26 x1014 cm–3 C) 11.46 x 1015
cm–3
D) 11 x 1015
cm–3
Ans: Bán dẫn N chỉ pha 1 loại tạp chất D
n N
 
14 3
1 1
9,26.10
n D
n D n n
N cm
q N q
 
  
−
 =  = =
6. Một thanh Si thuần có tiết diện ngang là 7 x 10-3
m2
và W = 5cm, L = 15cm. Khi cấp V = 5V:
a) Dòng điện qua thanh bằng bao nhiêu?
Ans: ( ) 5
1,2.10 /
n p i
q n S cm
   −
= + =
Tiết diện vuông góc dòng điện: 2
. 210
A
S L cm
W
= = 
1
1,98
W
R K
S

= = 
2,52
U
I mA
R
= =
b) Điện trường cực đại?
Ans: 1
V V
E
W cm
= =
(biết Si có ni= 1.5 x 1010
cm-3
ở 300K và có độ linh động µn = 3500 cm2
/Vs và µp = 1500 cm2
/Vs)
7. Mẫu bán dẫn Si loại N ở điều kiện cân bằng nhiệt, có nồng độ điện tử thay đồi theo x trong
đoạn [0, 15 µm] như hình sau:

3. Bài tập chương 3 Môn học: Vật lý bán dẫn GV: Nguyễn Trung Hiếu
3
Biết hệ số khuếch đại Dn = 25 cm2
/s.
a) Mật độ dòng điện có chiều như thế nào?
Ans: Vùng 0 đến 5cm, cùng chiều Ox. Vùng 5 đến 15cm, ngược chiều Ox.
b) Mật độ dòng tại 3 µm và 13 µm.
Ans: 2
1
1
4400 /
n n
dn
J qD A cm
dx
 
= =
 
 
, 2
2
2
2200 /
n n
dn
J qD A cm
dx
 
= = −
 
 
c) Vẽ đồ thị mật độ dòng theo x?
Ans: Sinh viên dựa vào kết quả câu a và b để vẽ.
8. Xét bán dẫn trực tiếp loại N có 0
15 3
10
n
n cm−
=
và
15
P s
 
= , với bơm mức thấp làm cho
6 3
3,2.10
n
p cm−
= . Tìm đó tốc độ tái hợp của hạt dẫn thiểu số. (Giả sử bán dẫn có
10 3
1,5.10
i
n cm−
= ).
Ans:
2
15 3
0
0
2,25.10
i
n
n
n
p cm
n
−
= =
11 3
0
2.10 /
n n
P
p p
R cm s

−
−
= =
9. Mẫu bán dẫn loại N được chiếu ánh sáng không đổi (t < 0) và nguồn sáng này bị lấy đi tại t =
0. Khi đó nồng độ hạt dẫn thiểu số suy giảm theo thời gian như hình.

4. Bài tập chương 3 Môn học: Vật lý bán dẫn GV: Nguyễn Trung Hiếu
4
a) Tìm thời gian sống của hạt dẫn.
Ans: Từ đồ thị ta có:
300 10
7,73
8 300
P
P s

 
−
=  =
b) Tìm được tốc độ sinh hạt bởi ánh sáng GL tính theo đơn vị hạt/cm3
.s.
Ans:
3
3
6
(300 10)10
0,038 /
7,73.10
L
P
p
G cm s

−
−
 −
= = =
10. Mẫu bán dẫn loại N có chiều dài >> chiều dài khuếch tán của hạt dẫn thiểu số Lp, người ta
chiếu ánh sáng vào 1 đầu của thanh bán dẫn, ánh sáng được hấp thu tại x = 0, ở trạng thái xác
lập thì ánh sáng không bị hấp thu ở x > 0. Giả sử nồng độ hạt dẫn thiểu số theo chiều dài x có
dạng như hình. Tìm chiều dài khuếch tán của lỗ?
Ans: Từ đồ thị ta có:
2000 10
39,8
40 2000
P
P
L
m
 
−
=  =

5. Bài tập chương 3 Môn học: Vật lý bán dẫn GV: Nguyễn Trung Hiếu
5
11. Xét mẫu bán dẫn Ge ở 300K được pha tạp chất thành bán dẫn loại P. Người ta áp đặt điện
trường E = 3.105
V/m vào mẫu bán dẫn (không có gradient nồng độ hạt dẫn) thì thấy điện
tử có đi được quãng đường trung bình là 4,2 μm sau khoảng thời gian là 0,26ns. Tìm chiều
dài khuếch tán của hạt dẫn thiểu số. Cho biết thời gian sống của điện tử và lỗ lần lượt là
4µs và 1µs.
Ans: 4
4,2
1,6.10 /
0,26
n
m
v m s
ns

= =
4 2 2
3
5
1,6.10
0,054 1,4.10
3.10
n
n n T n
v m m
D V
E Vs s
  −
= = =  = =
74,83
n n n
L D m
 
= =
12. Xét mẫu bán dẫn Si có
10 3
1,5.10
i
n cm−
= ở 300K. Mẫu bán dẫn được pha tạp chất As với
nồng độ 16 3
5,8.10 cm−
. Giả sử khi chiếu ánh sáng, quá trình sinh hạt dẫn tạo ra thêm điện
tử với lỗ là 13 3
3.10
n p cm−
 =  = .
a) Tìm nồng độ n và p tại lúc này?
Ans: 16 3 16 3
5,8.10 5,8.10
D i o D
N cm n n N cm
− −
=    = và
2
3 3
3,88.10
i
o
o
n
p cm
n
−
= =
16 3
5,8.10
o
n n n cm−
=  + 
13 3
3.10
o
p p p cm−
=  + 
b) Tìm vị trí các mức tựa Fermi N
F và P
F .
Ans:
ln 0,39
N i
i
n
F E kT eV
n
 
− = =
 
 
ln 0,197
i P
i
p
E F kT eV
n
 
− = =
 
 