在T=300 K时掺杂有硼原子的硅的空穴浓度为 p_0=5 x10^15cm^(-3)。 求 E_Fi-E_F的值。

根据热力学公式，空穴浓度可以表示为：

p = p_0 * exp[(E_Fi - E_F) / (k_B * T)]

其中，k_B是玻尔兹曼常数。

将已知条件代入上式，可得：

5 x 10^15 = p_0 * exp[(E_Fi - E_F) / (k_B * 300)]

化简可得：

E_Fi - E_F = k_B * 300 * ln(5 x 10^15 / p_0)

代入常数值可得：

E_Fi - E_F ≈ 0.182 eV

因此，E_Fi - E_F的值约为0.182 eV。

相关问题

假设浓度为 2x10^16cm^-3的硼原子 均匀掺杂在单晶硅中，硅的晶格常数为 5.43 A．硅中硼原子的重量比？如果掺入的是磷原子，且液度为 10^18cm^-3那磷的重量比又是多少？

硼原子的重量比可以通过计算硼原子占据硅晶体的原子数与总原子数之比来得到。由于硼原子是替位杂质，每个晶胞只会有一个硼原子。而在每个晶胞中，有 8 个等效的 Si 原子和一个硼原子。因此，硼原子占据硅晶体的原子数与总原子数之比为：

1 / (8 + 1) = 0.111

硼原子的相对原子质量为 10.81 g/mol，而硅原子的相对原子质量为 28.09 g/mol。因此，硼原子的重量比为：

(0.111 x 10.81) / (0.889 x 28.09) ≈ 0.042

因此，硅中硼原子的重量比约为 0.042。

对于磷原子，同样可以计算出磷原子占据硅晶体的原子数与总原子数之比。在每个晶胞中，有 8 个等效的 Si 原子和一个磷原子。因此，磷原子占据硅晶体的原子数与总原子数之比为：

1 / (8 + 1) = 0.111

磷原子的相对原子质量为 30.97 g/mol。因此，磷原子的重量比为：

(0.111 x 30.97) / (0.889 x 28.09) ≈ 0.182

因此，硅中磷原子的重量比约为 0.182。

半導體物理的原理解析，一長形矽pn接面光二極體於T=300K時具有下列參數：Na=10^16cm^-3, Nd= 2 x 10^15cm^ -3, Dp = 10cm^2/s, Dn. = 25 cm^2/s, Tp0=10^-7s 及 Tn0=5*10^-7s . 此二極體的面積為A=10^-3cm^2 . 設有一逆偏5V 的電壓跨接於二極體，而二極體有電子一電洞對產生率為G=10^21 cm^-3s^-1 表現於整 個光二極體中。（a）求出光電流的即時成分；（b） 求出遠離接面的p型區及n型區中的穩態過量載子濃度；(C)決定出穩態的總光電流

这是一个比较复杂的问题，需要用到半导体物理学的知识和公式进行计算。下面是解答过程：

（a）根据光二极管的工作原理，当有光照射到 pn 结时，会产生电子和空穴对，形成光电流。根据题目中给出的数据，可以先计算出 pn 结的内建电场强度：

Vbi = kT/q * ln(NaNd/ni^2)
ni = sqrt(10^10 * T^3/2 * exp(-Eg/(2kT)))
Eg(Si) = 1.12 eV

其中，k 是玻尔兹曼常数，T 是温度，q 是电子电荷量，Na 和 Nd 分别是 p 型和 n 型区的掺杂浓度，ni 是本征载流子浓度，Eg 是硅的带隙能。

代入数据得到：

ni = 1.45 x 10^10 cm^-3
Vbi = 0.836 V

因为有逆偏电压，所以 pn 结的有效势垒高度为：

V0 = Vbi - 5 V = -4.164 V

根据 pn 结的I-V特性中的Shockley方程，可以计算出光电流的即时成分：

J = J0(exp(qV/kT) - 1) + G

其中，J0 是饱和漏电流密度，V 是 pn 结的电压。因为是逆偏，所以J0可以近似为0。代入数据得到：

J = G = 10^21 cm^-3 s^-1

（b）根据 pn 结的势垒理论，可以计算出距离 pn 接面的位置 x 处的载流子浓度：

n(x) = ni^2/Na * exp(qV(x)/kT)
p(x) = ni^2/Nd * exp(-qV(x)/kT)

其中，V(x) 是在 x 处的势垒高度，可以用以下公式计算：

V(x) = -V0 * exp(-x/L)

其中，L 是 pn 结的宽度。代入数据得到：

L = sqrt(2 * ε * ε0 * Vbi / (q * (1/Na + 1/Nd)))
ε(Si) = 11.7 ε0
L = 0.723 μm

然后可以计算出远离 pn 接面的 p 型半导体区和 n 型半导体区的稳态过量载流子浓度：

Δp_inf = Δn_inf = sqrt(G * Tp0 * Tn0/(Dp * Dn * A))

其中，A 是 pn 结的面积。代入数据得到：

Δp_inf = Δn_inf = 5.8 x 10^7 cm^-3

（c）根据光电流的定义，可以计算出稳态的总光电流：

J_total = J - J_dark

其中，J_dark 是在无光情况下的暗电流密度，可以用Shockley方程计算：

J_dark = J0(exp(qV/kT) - 1)

代入数据得到：

J_dark = 1.67 x 10^-14 A/cm^2

所以稳态的总光电流为：

J_total = J - J_dark = 9.92 x 10^6 A/cm^2

以上就是整个问题的解答过程，希望能对你有所帮助。