Орловский государственный технический университет. Экзаменационный билет N 25

Кафедра физики

Предмет: ФОМ

Экзаменационный билет N 25

1. Оцените границы температурного интервала, в котором концентрация электронов в InSb, содержащем 2×10¹⁵ см^–3 доноров с энергетическим уровнем E _d = E _c – 0,001 эВ, постоянна и равна концентрации доноров. Ширина запрещенной зоны полупроводника D W = 0,26 эВ. Эффективную массу электронов проводимости принять равной 0,015 m _e, дырок – 0,5 m _e.

 

2. При нагревании некоторого металла от 0 °С до 500 °С его плотность уменьшается в 1,027 раза. Найдите для этого металла коэффициент линейного расширения, считая его в данном интервале температур постоянным.

 

3. Нарисуйте и поясните график температурной зависимости удельного сопротивления чистых металлов и сплавов. Каким образом сопротивление бинарных сплавов зависит от относительной доли металла в сплаве?

 

 

УТВЕРЖДАЮ

Зав.кафедрой физики ______________

Орловский государственный технический университет

Кафедра физики

Предмет: ФОМ

Экзаменационный билет N 26

1. На плите стоит алюминиевая кастрюля диаметром 15 см, наполненная водой. Вода кипит, и при этом за время 1 мин образуется 300 г водяного пара. Найдите температуру внешней поверхности дна кастрюли, если его толщина равна 2мм. Теплота парообразования воды r = 2,26 МДж/кг, теплопроводность алюминия l = 209,3 Вт/(м×К). Потерями тепла пренебречь.

 

2. Какова концентрация носителей заряда при комнатной температуре в германии, содержащем
2×10¹⁵ см^–3 сурьмы? Уровень сурьмы E _d = E _c – 0,01 эВ. Ширина запрещенной зоны германия
D W = 0,785 эВ. Эффективные массы электронов и дырок в германии принять равными соответственно 1,58 m _e и 0,362 m _e.

 

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

 

 

УТВЕРЖДАЮ

Зав.кафедрой физики ______________

Орловский государственный технический университет

Кафедра физики

Предмет: ФОМ

Экзаменационный билет N 27

1. Пластинки из меди (толщиной d ₁ = 9 мм) и железа (толщиной d ₂ = 3 мм) сложены вместе. Внешняя поверхность медной пластинки поддерживается при температуре 50 °С, внешняя поверхность железной – при температуре 0 °С. Найдите температуру поверхности их соприкосновения, если теплопроводность меди l ₁ = 390 Вт/(м×К), железа l ₂ = 74 Вт/(м×К). Площадь пластинок велика по сравнению с их толщиной.

 

2. Вычислите концентрацию электронов проводимости и удельное сопротивление кремния, легированного фосфором (N_Д = 10¹⁷ см^–3), при температуре 1500 К, если эффективные массы электронов и дырок в кремнии равны соответственно 0,91 m _e и 0,595 m _e, подвижность электронов
m_n = 1.45×10³ см²/(В×с), подвижность дырок m_p = 100 см²×В^–1×с^–1, а энергетический уровень фосфора в кремнии равен E _с – 0.045 эВ. Ширина запрещенной зоны кремния D W = 1,1 эВ.

 

3. Зная, как распределены электроны металла по состояниям с различной энергией (при T = 0 К), докажите, что химический потенциал системы электронов металла равен энергии Ферми.

 

УТВЕРЖДАЮ

Зав.кафедрой физики ______________

Орловский государственный технический университет

Кафедра физики

Предмет: ФОМ

Экзаменационный билет N 28

1. Оцените температуру, при которой теплоемкость электронного газа будет равна теплоемкости кристаллической решетки лития. Характеристическая температура лития равна 404 К, концентрация свободных электронов в нем n = 4,66×10²⁸ м^-3.

2. Вычислите удельное сопротивление собственного германия при температуре Т = 300 К. Для подвижностей электронов и дырок (m_n = bm_p) в германии принять следующие значения:
m_n = 3.8×10³ см²/(В×с), b = 2.1. Эффективные массы электронов и дырок в германии равны соответственно 0.55 m_e и 0.362 m_e. Ширина запрещенной зоны германия равна 0.66 эВ.

3. Пользуясь представлениями о клетках в фазовом пространстве координат и импульсов, докажите, что плотность распределения состояний свободного электрона

,

где V – рассматриваемый объем пространства, m_e – масса электрона, E – его энергия.

 

 

УТВЕРЖДАЮ

Зав.кафедрой физики ______________