Задачи для самостоятельного решения
1. Определить внутреннюю контактную разность потенциалов, возникающую при соприкосновении двух металлов с концентрациями свободных электронов 5×1028 м–3 и 1029 м–3.
2. Ток в цепи, состоящей из термопары сопротивлением 5 Ом и гальванометра сопротивлением 8 Ом, равен 0,5 мА в случае, когда спай термопары помещен в сосуд с кипящей водой. Чему равна удельная термо ЭДС термопары при температуре окружающей среды 20 °С?
3. Один спай термопары помещен в печь с температурой 200 °С, второй находится при комнатной температуре (20 °С). Измеряемое при этом значение термо ЭДС 1,8 мВ. Чему будет равна термо ЭДС, если второй спай поместить в сосуд: а) с тающим льдом, б) с кипящей водой?
4. Контакт металл-полупроводник с барьером Шоттки, имеющий обратный ток насыщения I0 = 10 мкА, соединен последовательно с источником напряжения Uист = 10 В и резистором сопротивлением R = 1 кОм. Найти прямой ток, прямое напряжение и сопротивление контакта при комнатной температуре.
5. Германиевый p-n-переход имеет обратный ток насыщения 1 мкА, измеренный при обратном напряжении 5 В. Через этот p-n-переход при его прямом включении течет ток 0,1 А. Определить прямое и обратное сопротивления p-n-перехода при комнатной температуре Т = 293 К.
6. Кремниевый p-n-переход имеет обратный ток насыщения в 10–8 А, измеренный при обратном напряжении 5 В. Через этот p-n-переход при его прямом включении течет ток 0,1 А. Определить прямое и обратное сопротивления p-n-перехода при Т = 293 К.
|
|
|
7. При разнице температур 100 К на концах металлической проволоки А появилась разность потенциалов 1,4 мВ, а на концах проволоки В в аналогичных условиях появилась разность потенциалов 0,6 мВ. Каковы будут показания вольтметра, включенного в термопарный контур из этих проволок, если горячий спай термопары находится при температуре 400 °С, а холодный – при комнатной температуре?
8. Оценить значение коэффициента Пельтье при комнатной температуре для контакта двух металлов, в которых концентрации свободных электронов отличаются на 10 %.
9. Во сколько раз эффективней происходит охлаждение за счет эффекта Пельтье на контакте Pt-Ni, чем на контакте Pt-Cu при комнатной температуре и токе 1 А? Сопротивление каждого из контактов 1 мОм.
10. В замкнутую цепь, состоящую из Cu, Al и Pt проводников между медным и алюминиевым проводниками включен милливольтметр. Температуры контактов: Cu-Al – +20 °С, Al-Pt – +200 °С, Pt-Cu – +100 °С. Абсолютные удельные термо ЭДС для Cu, Al и для Pt соответственно имеют значения: +1,8 мкВ/К, –1,3 мкВ/К, –5,1 мкВ/К. Каковы показания милливольтметра?
11. При изменении обратного напряжения от 0,1 до 1 В на контакте Шоттки, изготовленного с использованием донорного полупроводника и металла, емкость контакта уменьшилась в 2 раза. Работа выхода из металла равна 4,4 эВ. Найти работу выхода из полупроводника.
|
|
|
12. Обратный ток насыщения контакта металл – полупроводник с барьером Шотки равен 2 мкА. Контакт последовательно соединен с резистором и источником постоянного напряжения 0,2 В. Определить сопротивление резистора, если падение напряжения на нем 0,1 В. Контакт находится при температуре 300 К.
13. Металл, работа выхода из которого равна 4,3 эВ, образует контакт с донорным полупроводником, работа выхода из которого равна 4,1 эВ. Какова толщина двойного электрического слоя, возникающего на контакте? Концентрация примеси в полупроводнике Nd=1022м-3, а его относительная диэлектрическая проницаемость ε=12.
14. Акцепторный полупроводник с работой выхода 4,5 эВ и металл с работой выхода 4,2 эВ образуют контакт. Найти удельную емкость контакта при приложении к нему обратного напряжения 0,5 В. Концентрация примеси в полупроводнике Na=1022м–3, а его относительная диэлектрическая проницаемость ε=10.
15. В германиевом p-n-переходе концентрация донорной примеси в n-области в 1000 раз больше, чем концентрация акцепторной примеси в p-области. При этом на каждые 108 атомов германия приходится один атом акцепторной примеси. Определить контактную разность потенциалов этого p-n-перехода при температуре 300 К. Общая концентрация собственных атомов германия 4,4×1028 м–3, а концентрация ионизированных атомов германия при данной температуре – 2,5ּ1019 м–3.
|
|
|
16. Удельное сопротивление p-области германиевого p-n-перехода 2 Ом×см, а удельное сопротивление n-области – 1 Ом×см. Вычислить высоту потенциального барьера p-n-перехода при температуре 300 К.
17. В структуре с кремниевым p-n-переходом удельное сопротивление p-области 10–4 Ом×м, а удельное сопротивление n-области 10–2 Ом×м. Вычислить контактную разность потенциалов при температуре 300 К, если подвижности дырок и электронов равны соответственно 0,05 и 0,14 м2/(В×с), а собственная концентрация в данных условиях составляет 1,38×1016м-3.
18. Концентрации доноров и акцепторов в n- и p-областях резкого p-n-перехода соответственно равны 5×1016 см–3 и 1017 см–3. Определить контактную разность потенциалов и плотность обратного тока насыщения при комнатной температуре. Считать, что коэффициенты диффузии для неосновных электронов и дырок соответственно равны 100 и 50 см2/с, а диффузионная длина электронов и дырок одинакова и составляет 0,8 см. Собственная концентрация носителей заряда 1013 см–3.
|
|
|
19. Резкий p-n-переход сформирован из материала p-типа с удельным сопротивлением 1,3 мОмּм и из материала n-типа с удельным сопротивлением 4,6 мОм×м при температуре 300 К. Время жизни неосновных носителей заряда в материалах p- и n-типов 100 и 150 мкс соответственно, площадь p-n-перехода 1 мм2. Вычислить обратный ток насыщения в предположении, что протяженность p- и n-областей много больше диффузионной длины. Подвижности дырок и электронов соответственно равны 0, 048 и 0,135 м2/(Вּс), собственная концентрация 6,5ּ1016м–3.
20. Ток, проходящий через p-n-переход при большом обратном напряжении и T = 300 К, равен 0,2 мкА. Найти ток через p-n-переход при прямом напряжении 0,1 В.
21. Найти прямое напряжение на p-n-переходе при токе 1 мА, если обратный ток насыщения при комнатной температуре равен 1 нА.
22. При прямом напряжении 0,1 В на p-n-переходе и t = 20 °С через него проходит некоторый ток. Каким должно быть напряжение, чтобы ток увеличился в 2 раза?
23. В равновесном состоянии высота потенциального барьера германиевого p-n-перехода равна 0,2 эВ, концентрация акцепторных примесей в p-области 3ּ1014 см-3, что много меньше концентрации донорных примесей в n-области. Найти барьерную емкость p-n-перехода при обратном напряжении 0,1 В. Площадь p-n-перехода 1 мм2, относительная диэлектрическая проницаемость германия равна 16.
24. Барьерная емкость p-n-перехода равна 25 пФ при обратном напряжении 5 В. На сколько она изменится при увеличении обратного напряжения до 7 В?
25. Ток насыщения p-n-перехода при комнатной температуре равен 0,01 мкА. Рассчитать его сопротивление при близком к нулю напряжении в этих условиях.
Оглавление
6. Строение атома 22
9. Статистика квантовых частиц. Электроны в металле. 38
10. Фононы и теплоемкость 44
11. Полупроводники и диэлектрики 48
12. Контактные явления 54
17. Приложения 75
Дата добавления: 2018-05-02; просмотров: 1365; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!