Утверждаю

Зав.кафедрой физики ______________

Орловский государственный технический университет

Кафедра физики

Предмет: ФОМ

Экзаменационный билет N 17

1. Концентрация электронов в собственном полупроводнике при температуре 400 К оказалась равной 1,3810¹⁵ см^–3. Найдите значение произведения эффективных масс электрона и дырки, если известно, что ширина запрещенной зоны полупроводника равна 0,785 эВ.

2. В кристалле кремния массой 120 г равномерно по объему распределены 25,7 мкг фосфора и 38,2 мкг галлия. Считая, что атомы примеси полностью ионизированы, вычислите удельное сопротивление кристалла. Для подвижностей электронов и дырок (_n = b_p) в кремнии принять следующие значения: _n = 1.4510³ см²/(Вс), b = 2.9. Плотность кремния _Si = 2,3310³ кг/м³, его молярная масса _Si = 2810^–3 кг/моль. Молярная масса фосфора _P = 3110^–3 кг/моль, галлия – _Ga = 7010^–3 кг/моль

3. Поясните смысл величин, которые входят в формулу Шокли-Рида

и проанализируйте зависимость  от температуры в полупроводнике n-типа.

Утверждаю

Зав.кафедрой физики ______________

Орловский государственный технический университет

Кафедра физики

Предмет: ФОМ

Экзаменационный билет N 18

1. Вычислите собственные концентрации электронов и дырок в германии при Т = 300 К. Эффективные массы электронов и дырок принять равными соответственно 1,58m_e и 0,362m_e. Ширина запрещенной зоны германия при Т = 300 К составляет 0,66 эВ.

2. Вычислите концентрацию дырок и удельное сопротивление кремния, легированного бором (N_a = 10¹⁷ см^–3), при комнатной температуре, если эффективная масса дырок равна 0,59m_e, подвижность дырок _p = 100 см²В^–1с^–1, степень ионизации примеси равна 1, а энергетический уровень брома в кремнии равен E_v + 0.045 эВ.

3. Поясните смысл величин, которые входят в формулу Шокли-Рида

и проанализируйте зависимость  от температуры в полупроводнике p-типа.

Утверждаю

Зав.кафедрой физики ______________

Орловский государственный технический университет

Кафедра физики

Предмет: ФОМ

Экзаменационный билет N 19

1. Энергия Ферми собственного полупроводника при температуре Т = 300 К оказалась равной E_F = E_c – 0,53 эВ, где E_c – 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  = 13 Вт/(мК), молярная теплоемкость С_m = 44 Дж/(мольК), а усредненная скорость звука v = 5 км/с. Плотность кварца  = 2,6510³ кг/м³, его молярная масса  = 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 E_d = E_c – 0,01 эВ). Какова концентрация электронов при этой температуре? Эффективные массы электронов и дырок в германии принять равными соответственно 1,58m_e и 0,362m_e. 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(). При выводе этого выражения следует считать, что число собственных колебаний Z ограничено и равно 3N (N – число атомов в рассматриваемом объеме).