Орловский государственный технический университет. Экзаменационный билет N 15

Кафедра физики

Предмет: ФОМ

Экзаменационный билет N 15

1. Пользуясь классической теорией (Дюлонга и Пти), вычислите удельные теплоемкости кристаллов NaCl и СаСl. Молярная масса Na равна 23 кг/кмоль, молярная масса Ca – 40 кг/кмоль, молярная масса Cl – 35,5 кг/кмоль.

 

2. Вычислите концентрацию дырок и удельное сопротивление кремния, легированного бором
(N_a = 10¹⁷ см^–3), при температуре 20 К, если эффективная масса дырок равна 0,59 m_e, подвижность дырок m_p = 100 см²×В^–1×с^–1, а энергетический уровень брома в кремнии равен E _v + 0.045 эВ.

 

3. Воспользовавшись формулой , где dn (E) – концентрация электронов с энергиями в интервале от E до E + dE (энергия Е отсчитывается от дна зоны проводимости) найдите при T =0 К: а) распределение свободных электронов по скоростям; б) отношение средней скорости свободных электронов к их максимальной скорости.

 

 

УТВЕРЖДАЮ

Зав.кафедрой физики ______________

Орловский государственный технический университет

Кафедра физики

Предмет: ФОМ

Экзаменационный билет N 16

 

1. Определите максимальную и среднюю квадратичную скорость свободных электронов кальция при Т = 0 К, считая, что на каждый атом кальция приходится два свободных электрона. Кальций имеет ГЦК решетку, постоянная которой a = 5.58 A.

 

2. При нагревании кристалла меди массой 25г от T ₁= 10 К до T ₂= 20 К ему было сообщено количество теплоты, равное 0,80 Дж. Найдите дебаевскую температуру J для меди, если известно, что
Т ₁, Т ₂ << J. Молярная масса меди m = 63 кг/кмоль.

 

3. Получите формулу, связывающую подвижность носителей заряда с их эффективной массой и временем свободного пробега (временем релаксации).

 

 

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 (m_n = bm_p) в кремнии принять следующие значения: m_n = 1.45×10³ см²/(В×с), b = 2.9. Плотность кремния r _Si = 2,33×10³ кг/м³, его молярная масса m _Si = 28×10^–3 кг/моль. Молярная масса фосфора m _P = 31×10^–3 кг/моль, галлия –
m _Ga = 70×10^–3 кг/моль

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

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

 

УТВЕРЖДАЮ

Зав.кафедрой физики ______________