電子デバイス工学 宿題 2016.5.11 A4レポート用紙(表紙不要)で提出すること(5 月 25 日中間試験後に提出) 課題1 用語説明問題 (1) Si 結晶の化学結合様式について説明せよ。 (2) 室温(T=300 K)の熱エネルギーを eV の単位で求めよ。 (3) 金属(銅)、真性半導体(Si)、絶縁体(ダイヤモンド)のエネルギーバンドを描け。 (フェルミ準位も示すこと) (4) n 型半導体 Si、p 型半導体 Si のエネルギーバンドを図示せよ。(フェルミ準位も 示すこと) (5) Si 結晶に P をドーピングすると n 型半導体に、B をドーピングすると p 型半導体 (6) (7) (8) になる。次の用語を使ってその理由を説明せよ。(価電子、イオン、ドナー、ア クセプター) また、P や B などの不純物原子のイオンは結晶中を動くことができ るか?その理由も答えよ。 フェルミ準位の意味を説明せよ。 ドリフト電流と拡散電流について説明せよ。 pn 積一定とはどういうことか説明せよ。 課題2 キャリア濃度に関する計算問題 (1) ある n 型 Si の電子密度 n は 1023 m-3 であるという。正孔密度 p はいくらか? ただし、ni = 1.5×1016 m-3 であるとする。 (2) (3) ND=1023 m-3 の n 型 Si のフェルミ準位は T=300 K でどこに位置するか? また、 NA=1023 m-3 の p 型 Si のフェルミ準位は T=300 K でどこに位置するか? Ev を 基準とする。 真性半導体 Si の、300 K と 1200 K における電子密度 n を計算せよ。ただし、 Si のバンドギャップは 1.1 eV、伝導帯の実効状態密度 Nc = 2.8×1025 m-3 とす る。 課題3 導電率に関する計算問題 長さが 4 mm、断面積が 0.2×0.2 mm2、不純物濃度が 1022 m-3 の n 型 GaAs 半導体棒 の両端に 1.5 V が加えられている。ドリフト移動度を計測したところ、0.5 m2/Vs であっ た。 (1) (2) (3) (4) (5) (6) この半導体の電子キャリヤ密度はいくらか? この半導体の導電率はいくらか? この半導体の抵抗率はいくらか? この半導体の抵抗はいくらか? この半導体を流れる電流はいくらか? 流れている電子のドリフト速度はいくらか?
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