Орловский государственный технический университет. Экзаменационный билет N 19



Кафедра физики

Предмет: ФОМ

Экзаменационный билет N 19

 

1. Энергия Ферми собственного полупроводника при температуре Т = 300 К оказалась равной
EF = Ec – 0,53 эВ, где Ec – энергия дна зоны проводимости. Найдите отношение эффективных масс электронов и дырок в этом полупроводнике, если ширина его запрещенной зоны составляет 1,1 эВ.

 

2. Вычислите среднюю длину свободного пробега фононов в кварце SiO2 при некоторой температуре, если при той же температуре теплопроводность l = 13 Вт/(м×К), молярная теплоемкость
Сm = 44 Дж/(моль×К), а усредненная скорость звука v = 5 км/с. Плотность кварца r = 2,65×103 кг/м3, его молярная масса m = 60×10–3 кг/моль.

 

3. Нарисуйте и поясните график температурной зависимости удельной проводимости примесных полупроводников.

 

 

УТВЕРЖДАЮ

Зав.кафедрой физики ______________

Орловский государственный технический университет

Кафедра физики

Предмет: ФОМ

Экзаменационный билет N 20

1. При некоторой температуре германий имеет удельное сопротивление 0.48 Ом×м. Определите концентрацию носителей заряда, если подвижности электронов и дырок равны соответственно 0.36 и 0.16 м2/(В×с).

 

2. Оцените температуру, при которой уровень Ферми совпадает с уровнем донорной примеси для германия, легированного сурьмой с концентрацией 1016 см–3 (уровень сурьмы Ed = Ec – 0,01 эВ). Какова концентрация электронов при этой температуре? Эффективные массы электронов и дырок в германии принять равными соответственно 1,58me и 0,362me. Ширину запрещенной зоны германия считать равной 0,785 эВ.

 

3. Рассматривая в дебаевском приближении твердое тело как систему из продольных и поперечных стоячих волн, получите выражение для плотности распределения этих волн по частотам g(w). При выводе этого выражения следует считать, что число собственных колебаний Z ограничено и равно 3N (N – число атомов в рассматриваемом объеме).

 


УТВЕРЖДАЮ

Зав.кафедрой физики ______________

Орловский государственный технический университет

Кафедра физики

Предмет: ФОМ

Экзаменационный билет N 21

1. При какой концентрации акцепторной примеси в кремнии уровень Ферми будет пересекать примесный уровень с энергией Eа = Ev + 0,045 эВ при температуре Т = 100 К? Ширина запрещенной зоны кремния DW = 1,1 эВ. Эффективные массы электронов и дырок в кремнии считать равными 0,91me и 0,595me соответственно.

2. Исходя из классической теории электропроводности металлов, определите среднюю кинетическую энергию электронов металла (в электрон-вольтах), если отношение теплопроводности к удельной проводимости для этого металла равно 6.7×10–7 В2/К.

3. Зная плотность распределения нормальных колебаний по частотам

получите общее выражение для концентрации фононного газа и рассмотрите предельные случаи, соответствующие области низких (T << TD) и области высоких (T >> TD) температур. TD – температура Дебая.

 

УТВЕРЖДАЮ

Зав.кафедрой физики ______________

Орловский государственный технический университет

Кафедра физики

Предмет: ФОМ

Экзаменационный билет N 22

1. Оцените концентрацию акцепторной примеси в кремнии, при которой температура перехода p-кремния к собственной проводимости составляет 600 К. Ширина запрещенной зоны кремния
DW = 1,1 эВ. Эффективные массы электронов и дырок в кремнии считать равными 0,91me и 0,595me соответственно.

2. Концентрация примеси в германии n-типа равна 3×1017 см–3. Концентрация дырок в этом полупроводнике при температуре 300 К, которая относится к области истощения примеси оказалась равной 1,5×1013 см–3. Найдите по этим данным проводимость собственного германия при той же температуре
300 К. Для подвижностей электронов и дырок (mn = bmp) в германии принять следующие значения:
mn = 3,8×103 см2/(В×с), b = 2,1.

3. Получите выражение для молярной теплоемкости Ст, используя формулу для молярной внутренней энергии кристалла с двумерной решеткой:

,

где T – температура кристалла, TD – температура Дебая, R – универсальная газовая постоянная.


УТВЕРЖДАЮ

Зав.кафедрой физики ______________


Дата добавления: 2018-02-18; просмотров: 412; ЗАКАЗАТЬ РАБОТУ