1
V D V BI TP TNH CHT IN

Tớnh cht ca Si v Ge
Tớnh cht Si Ge
S nguyờn t (s th t) 14 32
Khi lng ngt 28,1 72,6
Khi lng riờng, g /cm
3
2,33 5,32
S nguyờn t / cm
3
5,0.10
22
4,4.10
22

Cu trỳc tinh th Kim cng Kim cng
Hng s mng, aAo 5,43 5,66
Eg, eV ( 300
0
K) 1,1 0,72
ni, cm
3
(300
0
K) 1,5.10
10
2,5.10
13

nu dn in l 2.10
-6

-1
cm
-1
.
Gii: = nq
n =
sụỷ cụ oõ
sụỷ cụ oõ
mangchaỏt Soỏ
/cm]10).81,198,0(2[
/Na4
cm
)Na(
3383




= 2,3.10
22
ion/cm
3

=
)10.3,2)(10.6,1(
10.2
qn

M
ANxd
233

ửỷ

= 5,13.10
22
ngt Si/cm
3

S l/cm
3
= 5,13.10
22
/10
7
= 5,13.10
15

c) =
Vs
cm
500
)10.13,5)(10.6,1)(45,2(
1
qn
1
2
1519

)(q
1
pn


.10
10
e dn/cm
3

tỡm phn húa tr c kớch thớch nhit i t min húa tr ti min dn, ta cn bit s
e cú trong min húa tr khi min ny cũn y ( nhit rt thp)
Si cú cu hỡnh 1 s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
2
Cú 4 e húa tr/ngt Si.
Si cú cu trỳc kim cng ( 8 ngt/ụ c s) cú 4 x 8 = 32 e húa tr/ụ c s
a
Si
= 5,43A
o
Th tớch ụ c s l (5,43.10
-8

13
e húa tr thỡ mi cú 1 e i vo min dn
T s ny rt thp cn cú ph gia cú nhiu e hn vo min dn.

4) i vi kim loi, in tr sur s tng khi tng nhit .
T
0



hoc
(
o
o



T To) : H s nhit

o
: in tr sur To = 0
o
C
in tr sut ca Cu tng 0,4% khi nhit tng 1
o
C. Hi nhit no thỡ in tr
sut ca Cu gp ụi in tr sut 0
o
C
Gii:

2
o
oo
o





1 =

T T =
C250
C004,0
11
o
1o


PHN BI TP
1) Tungsten cú d = 18,8 g/cm
3
, M = 184. Nng e t do l 1,23. 10
23
/cm
3
. Tớnh s e

o
: hng s.
ỏp s: 35
0
C 3
4) Bán dẫn loại p có E
A
= 0,1 eV. Ở nhiệt độ 20
o
C số lỗ dẫn của tạp chất/cm
3
lớn hơn
rất nhiều so với số lỗ dẫn của nguyên chất/cm
3
. Độ dẫn điện của bán dẫn này ở 20
o
C là
10 
-1
cm
-1
. Tính độ dẫn điện ở 0
o
C, biết k = 8,61.10
-5
eV.K
-1

= p
i
= 1,74.10
10
/cm
3

b) Tính phần e dẫn/e hóa trị trong Si ở 50
o
C. Biết d
Si
= 2,4 g/cm
3
, M
Si
= 28,1.
Đáp số: 8,5.10
-146) Si có tỉ trọng 2,4 g/cm
3
.
a) Tính số nguyên tử Si/cm
3
. Đáp số: 5.10
22
ngtử/cm
3


b) Nguyên tố nào có thể cho vào Ge để tạo bán dẫn loại p, loại n.

8) Bán dẫn Ge được tạo thành bằng cách nấu chảy 3,22.10
-6
g Sb với 100 g Ge.
a) Bán dẫn là loại p hay loại n.
b) Tính số ngtử Sb/cm
3
trong Ge ( = tính nồng độ Sb trong Ge theo ngtử/cm
3
)
Biết d
Ge
= 5,36 g/cm
3
, d
Sb
= 6,62 g/cm
3
, M
Ge
= 72,59, M
Sb
= 121,75.
Đáp số: b) 8,54.10
14
Sb/cm
3
0
, k = 1,38 x 10
-16
erg/K
Đáp số: 4,7.10
-9
cm
2
/s

10) Trong cấu trúc FeO (giống NaCl) có Fe
3+
với Fe
3+
/Fe
2+
= 0,1. Tính độ chuyển dịch
của nút trống nếu độ dẫn điện là 1
-1
cm
-1
và 99% điện tích được mang bởi nút trống
(hằng số mạng của FeO, a = 4,3 A
o
).
Đáp số: 1,4.10
-3
cm
2
/Vs


4
So sánh độ dẫn điện của NiO khi có và không có Ni
3+
ở 27
o
C, rút ra những nhận xét gì
về độ dẫn điện, cơ chế dẫn như thế nào.
Đáp số: 3,68.10
712) Cho các chất sau (1) Si
1-x
P
x
và (2) Si
1-x
Al
x
với x là phần nguyên tử phụ gia/nguyên
chất. Biết đối với bán dẫn nguyên chất độ dẫn điện  = 
0
exp(-Eg/2kT), bán dẫn loại
n:  = 
0
exp(-E
D
/kT), bán dẫn loại p:  = 
0

n
với bán dẫn loại n và  = pq
p
với bán dẫn loại p. [*]
a) Khi x = 0, vật liệu có điện trở suất  là 230.000 .cm. Xác định số điện tử dẫn/cm
3
.
b) Khi x = 10
-8
, dùng [*] để tính  của (1) và (2).
c) Khi x = 10
-8
, dùng số liệu  ở câu a) để tính  của (1) và (2).
d) So sánh giá trị thu được từ b) và c). Cách nào sẽ chính xác hơn, tại sao?
Đáp số: a) 1,5.10
10
/cm
3
; b) 
1
= 0,104 
-1
.cm
-1
, 
2
= 0,04 
-1
.cm
-1

3+
/Ni
2+
= 1/10, hãy xác định nồng độ phần tử dẫn trong 1 cm
3
và hệ số 
p
khi có phụ gia. Biết rằng khi không có phụ gia 
NiO
= 10
-10

-1
.cm
-1
ở 300 K. Khi có
phụ gia, dẫn điện chủ yếu là p
e
(do phụ gia acceptor) (p = p
e
), E
g
(NiO) = 3,7 eV, E
A
=
0,1 eV, thông số mạng a
NiO
= 4,176 A
0
, cấu trúc của NiO giống NaCl và giả sử 

p
=
0,0425 m
2
/V.s , k = 8,61 x 10
-5
eV/K.
Đáp số: 640 K

15) a) Cho bán dẫn nguyên chất có độ dẫn ở 20
0
C là 

= 2,17 
-1
cm
-1
, ở 150
0
C là = 16,5 
-1
cm
-1
. Xác định E
g
, biết k = 8,61 x 10
-5

m
2
/V.s và E = 7 V/m 5
17) Ở nhiệt độ cao có 1/10
12
điện tử hóa trị của Si nằm trong miền dẫn. Tính độ dẫn
điện của Si. Biết Si có cấu trúc kim cương và có cấu hình 1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
2
, hằng số
mạng a = 5,43 A
0
, 
p
= 500 cm
2
/V.s , 
n
= 1300 cm
2

o
C và 1010 
-1
m
-1
ở 25
o
C. a) Tính độ rộng của miền cấm E
g
. b) Tính độ dẫn điện ở 15
o
C.
Đáp số: a) 0,68 eV; b) 638 
-1
m
-120) Ge nguyên chất ở 300 K có điện trở suất là 44,64 .cm
a) Xác định nồng độ điện tử dẫn.
b) Muốn nâng cao độ dẫn điện lên 10 lần người ta thêm phụ gia donor. Xác định tỉ lệ
nguyên tử phụ gia/Ge. Biết rằng trong trường hợp này nồng độ p
i
không đổi so với
nguyên chất. Cho số nguyên tử Ge = 4,4 x 10
22
/cm
3
, 
n

/Vs.
Đáp số: 0,14 
-1
m
-121) Độ chuyển dịch của điện tử trong Si là 0,19 m
2
/Vs. a) Tính cường độ điện trường
(V/m) để tốc độ trung bình của điện tử là 0,7 m/s. b) Nếu độ dẫn điện do các phần tử
mang điện tích âm tạo ra là 20 
-1
m
-1
thì nồng độ điện tử trong miền dẫn là bao nhiêu?
c) Tính điện trở suất tổng cộng của Si nguyên chất nếu độ chuyển dịch của lổ là 0,05
m
2
/Vs.
Đáp số: a) 3,7 V/m; b) 6,58.10
20
/cm
3
; c) 0,0396 m22) Ge có độ dẫn điện là 60 
-1
m

= 1,5 x 10
10
/cm
3
, độ chuyển dịch 
n
= 1300
cm
2
/Vs, 
p
= 500 cm
2
/Vs, d
Si
= 2,33 g/cm
3
, M
Si
= 28,1. a) Xác định điện trở suất của
Si ở 300 K. b) Khi P được cho vào Si với tỉ lệ 10
-8
thì điện trở suất của bán dẫn này là
bao nhiêu ở trạng thái cạn kiệt của miền cho.
Đáp số: a) 231480 cm; b) 9,62 cm

24) Ở 0
0
C điện trở suất 
0

, độ chuyển dịch 
n
=
3800 cm
2
/Vs, 
p
= 1800 cm
2
/Vs, d
Ge
= 5,32 g/cm
3
, M
Ge
= 72,6. a) Xác định điện trở
suất của Ge ở 300 K. b) Khi Ga được cho vào Ge với tỉ lệ 10
-5
thì điện trở suất của bán
dẫn này là bao nhiêu ở trạng thái cạn kiệt
Đáp số: a) 44,64 .cm; b) 7,89.10
-3
.cm

26) Một bán dẫn nguyên chất có độ rộng của miền cấm E
g
là 0,5 eV. Tìm nhiệt độ mà
tại đó độ dẫn điện tăng 10
4
lần so với độ dẫn điện ở 25

Đáp số: a) 4,3.10
7
ô; b) 1,13.10
-7
% kl B = 1,13 ppb B