1.7习题

1.1在本征砷镓铝化合物中，铝、镓和砷原子所占的比例分别是多少?

解析：GaAlAs（砷铝化镓）是III-V族化合物半导体GaAs和AlAs的混合结晶。

所以铝原子占四分之一（25%）、镓占四分之一（25%）、砷占二分之一（50%）。

1.2在纯净的硅中掺入1016原子/cm³的硼和1016原子/cm³的磷，这时的硅是P型还是N型?

解析：当硼与硅掺杂浓度一致时，磷原子掺杂产生的电子将占据主导地位，这是因为空穴的迁移率低于电子。此时的硅是N型。

1.3硅中载流子的瞬时速度几乎不受弱电场的影响，但它的平均速度却可发生很大的变化。请用扩散和漂移来解释这种现象。

解析：扩散是由热运动引起的随机运动，漂移是在电场作用下载流子的单向运动。当处在弱电场时，载流子的扩散速度不受电场影响，但由于弱电场的存在，即便电场强度弱，也可以推动电子朝正电势方向移动，空穴朝负电势方向移动。长时间之后，载流子在电场作用下完成漂移，产生漂移电流，其平均速度会发生很大变化。

1.4将一块厚为1μm的本征硅层夹在重掺杂的P型硅层和N型硅层之间。绘图说明所形成结构的耗尽区。

1.5某种工艺中采用将两种不同的N+扩散与P-扩散相结合的方法来制作齐纳二极管。其中一种二极管的击穿电压是7V,而另一种是10V。引起击穿电压差别的原因是什么?

解析：首先，定义浓度高N+扩散为HN+，处于二极管D1；

浓度低N-扩散为LN-，处于二极管D2。

PN结耗尽区越宽，击穿电压越高，反之则反。而耗尽区的宽度取决于结两侧的掺杂水平。

当HN+/LN+与P-结合时，由于HN+侧的掺杂浓度比高，其所在的PN结耗尽区的宽度比LN-侧的PN结耗尽区宽度窄。D1的击穿电压为7V，D2的击穿电压为10V。

1.6将集成NPN管的集电极和发射极对调，晶体管仍然工作，只不过β值下降了很多。这是由很多原因造成的，请至少解释一种原因。

（注：1.如果将发射极和集电极相互对调，发射结反偏而集电结正偏，则称晶体管工作在反向放大区，晶体管很少工作在这种方式下。

2. 大多数NPN晶体管使用中等掺杂的窄基区，两侧分别是中掺杂的窄发射区和轻掺杂的宽集电区。两个结的杂质分布和几何形状都有所不同，因而不能对调

3.另外，晶体管的β值取决于发射区复合与基区复合两个过程。）

解析：发射区和集电区掺杂的不对称。对调时，由于轻掺杂的集电区代替了重掺杂的发射区，降低了发射区中的复合率，从而导致发射极注入效率急剧降低，由此β值下降。(注：注入到发射区的电流和注入到基区的电流之比称为发射极注入效率。)