Орловский государственный технический университет. Экзаменационный билет N 22

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
D W = 1,1 эВ. Эффективные массы электронов и дырок в кремнии считать равными 0,91 m _e и 0,595 m _e 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 (m_n = bm_p) в германии принять следующие значения:
m_n = 3,8×10³ см²/(В×с), b = 2,1.

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

,

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

УТВЕРЖДАЮ

Зав.кафедрой физики ______________

Орловский государственный технический университет

Кафедра физики

Предмет: ФОМ

Экзаменационный билет N 23

1. При какой концентрации фосфора в кремнии температура перехода n -кремния к собственной проводимости будет равна 800 К? Ширина запрещенной зоны кремния D W = 1,1 эВ. Эффективные массы электронов и дырок в кремнии считать равными 0,91 m _e и 0,595 m _e соответственно. Энергетический уровень фосфора в кремнии E _d = E _c – 0,045 эВ.

 

2. Подвижность электронов в чистом германии при комнатной температуре (300 К) равна
3800 см²/(В×с). Найдите удельное сопротивление этого материала при 30 К, считая, что подвижность меняется с температурой по закону , где а – постоянная. Эффективную массу электронов положить равной 0,55 m_e, а эффективною массу дырок – 0,36 m_e. При всех рассматриваемых температурах считать, что ширина запрещенной зоны германия равна 0,785эВ, а отношение подвижностей электронов идырок принять равным 2,1.

 

3. Проанализируйте температурную зависимость теплопроводности кристаллической решетки. Нарисуйте график этой зависимости.

 

УТВЕРЖДАЮ

Зав.кафедрой физики ______________

Орловский государственный технический университет

Кафедра физики

Предмет: ФОМ

Экзаменационный билет N 24

 

1. Исходя из модели свободных электронов в металле, определите число соударений с дефектами кристаллической решетки, которые испытывает электрон за 1 с, если концентрация свободных электронов равна 10²⁹ м^–3, а удельная проводимость металла равна 10⁷ См/м.

 

2. Оцените границы температурного интервала, в котором концентрация электронов в германии, содержащем 2×10¹⁵ см^–3 доноров с энергетическим уровнем E _d = E _c – 0,01 эВ, постоянна и равна концентрации доноров. 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. Исходя из микроскопических представлений получите выражение для коэффициента теплового расширения (КТР) твердых тел.

 

 

УТВЕРЖДАЮ

Зав.кафедрой физики ______________