Tính nồng độ tạp chất trong mẫu nếu điện trở của mẫu là 100... Từ trường xem là yếu.. Hỏi nồng độ acceptor bằng bao nhiêu nếu điện trường Hall bằng 0.
Trang 1Bài 2: Xét một mẫu bán dẫn loại p dài 5mm, rộng 2mm, dày 1mm Tính nồng độ tạp chất trong mẫu
nếu điện trở của mẫu là 100 Biết độ linh động của điện tử và lỗ trống là 0,12 và 0,025 m V S2 / Nồng độ hạt dẫn riêng là 2,5.10 m16 3 Hãy xác định tỉ số giữa độ dẫn điện tử và độ dẫn lỗ trống ?
Bài giải
Điện trở bán dẫn
1 3
1
100.2.10 1.10
0,04( )
25( ) 0,04
m
Mặt khác:
19
25 25
15,625.10 0,12 0,025 15,625.10 1,6.10
e h
ne pe
Ta lại có:
1
19
1
2
1
(2,5.10 ) 6,25.10
10 6,25.10 0,12 0,025 15,625.10
4,82.10
i
n p n
Vậy:
11
11 21
10 0,12
7,68.10 6,625.10 0,025
Coi tập chất bị ion hóa hoàn toàn: N a p 6,625.10 (21 m 3)
Bài 3: Một mẫu bán dẫn loại n hình chữ nhật có các cạnh là a = 0,5 cm;b = 0,05 cm; c =1 cm Mật độ
dòng điện chạy theo trục x ( song song với cạnh a) là 0,05 A/cm2 Cường độ từ trường theo trục z ( song song với cạnh b) là B = 0,4 T Hãy xác định hằng số Hall trên mẫu, nếu nồng độ hạt dẫn là
1015cm-3 Chỉ ra bằng hình vẽ chiều của điện trường Hall ?
Bài giải
Hằng số Hall được xác định bởi công thức:
2
H e
H
R
Theo đề bài bán dẫn loại n nên p<< có thể bỏ qua, nên ta có:
3
6,25.10
e
H
e
R
Điện trường Hall:
(Thỏa mãn)
(Loại)
Trang 23 4
6,25.10 0,4.0,05.10 1,25( / )
H R B J H H R B J H z x B J R B J H z x
V m
Chiều của điện trường Hall:
Vì RH<0 nên H A
Theo quy tắc vặn nút chai, ta xác định chiều của A song song và theo chiều trục oy
H
song song và ngược chiều dương trục oy
Bài 4: Một mẫu bán dẫn có điện trở suất bằng 2.103cm có thể cho điện trường Hall bằng 0 ( Khi cường độ từ trường nhỏ) Xác định nồng độ hạt dẫn ? Biết độ linh động điện tử e 1000cm V S2 / ;
Độ linh động lỗ trống h 500cm V S2 /
Bài giải
Ta có điện dẫn suất: 1 1 0,05( ) 1
Mặt khác:
19 19
19
0,05
0,03125.10 1,6.10
0,1 0,05 0,03125.10
e
Theo đề bài điện trường Hall bằng 0:
0
H
R
Mà:
2
2 2
0
0,05 1
H e
H
R
n
n p p
Bài 5: Một mẫu bán dẫn có chiều dài 1 cm, rộng 0,2 cm, dày 0,05 cm có điện trở suất là 500 cm đặt trong từ trường vuông góc với chiều rộng của mẫu với độ cảm ứng từ B là 5 Gaux Điện áp Hall đo được là 2mV khi dòng điện chạy theo chiều dày mẫu là 1mA Giả sử độ dẫn nằng trong vùng độ tạp chất 1 loại Hãy xác định:
- Nồng độ hạt dẫn
- Độ linh động của hạt dẫn
- Vẽ các hình và giải thích cách xác định dấu của hạt dẫn
Trang 3Bài giải
- Ta có điện áp Hall:U H B J R d y (1)z H
- Theo giả thiết UH>0 nên HH >0 => Bán dẫn pha tạp Acceptor mà độ dẫn nằm trong vùng độ dẫn tạp chất 1 loại => n = 0
- Ta có:
H
R
* Tìm RH:
Từ (1) ta có: H .H
y z
U R
B J d
* Tính Jz:
I I
S a b
Nồng độ hạt dẫn: 1 1 19 1,5625.10 (17 3)
40.1,6.10
H
R e
Bài 6: Trong bán dẫn InSb ở 300K chứa tạp chất acceptor, tạp chất bị ion hóa hoàn toàn Biết ni = 1,6.1016 cm-3; e 80
h
Từ trường xem là yếu Hỏi nồng độ acceptor bằng bao nhiêu nếu điện trường Hall bằng 0
Bài giải
Theo đề bài, ở 300K, tạp chất bị ion hóa hoàn toàn N a p với Na là nồng độ tạp chất acceptor
Ta có: H R B J H . 0 R H 0
Mà:
2
2
2 2
0
80 6400
H e
H
e
H
R
p
n
Mặt khác:
2
6400 80 1,6.10 80 1,28.10 ( ) 6400
1,28.10 ( )
i
a
n p n
p
n
Bài 7: Tính bề dày và điện dung của lớp chuyenr tiếp p - n biết:
Điện áp ngược đặt vào bằng 30 V; Hằng số điện môi 3.10 m21 3
; Tiết diện lớp chuyển tiếp S = 10-2
cm2; Độ cao hàng rào thế khi không có trường ngoài là 0,5 eV
Bài giải
*Bề dày lớp tiếp xúc p - n:
(Với d = b)
Trang 42 1 1
o
K n
a d
Lấy dấu "+" nếu điện áp mắc ngược
Lấy dấu "-" nếu điện áp mắc thuận
Theo đề bài điện áp mắc ngược nên ta có:
6
5,36.10 ( )
o
K n
a d
m
* Điện dung lớp tiếp xúc:
6
11
16.10
2,64.10 ( )
4 9.10 4 5,36.10
S
k d