Орловский государственный технический университет. Экзаменационный билет N 5

Кафедра физики

Предмет: ФОМ

Экзаменационный билет N 5

1. По железному проводнику, диаметр сечения которого равен 0.6 мм, течет ток 16 А. Определите среднюю скорость направленного движения электронов, считая, что концентрация свободных электронов равна концентрации атомов проводника. Молярная масса железа равна 56 кг/кмоль, плотность железа равна 7.9×10³ кг/м³.

2. В примесном полупроводнике n-типа концентрация электронов равна 5×10¹⁶ см^–3. Время жизни электронов при излучательной рекомбинации в условиях малого уровня инжекции составляет 10^–5 с. Оцените значение времени жизни при изменении концентрации электронов до 5×10¹⁷ см^–3.

3. В каком из следующих случаев германий обладает проводимостью p-типа: 1) по всему объему кристалла германия равномерно распределены примесные атомы замещения, имеющие 5 валентных электронов, энергию ионизации 0,012 эВ и относительную электроотрицательность 2,1; 2) по всему объему кристалла германия равномерно распределены примесные атомы внедрения, имеющие 5 валентных электронов, энергию ионизации 0,012 эВ и относительную электроотрицательность 2,1; 3) по всему объему кристалла германия равномерно распределены примесные атомы замещения, имеющие 3 валентных электрона, энергию ионизации 5,8 эВ и относительную электроотрицательность 1,7; 4) по всему объему кристалла германия равномерно распределены примесные атомы внедрения, имеющие 3 валентных электрона, энергию ионизации 5,8 эВ и относительную электроотрицательность 1,7; 5) кристалл германия содержит достаточно большое число дефектов по Шоттки (вакансий). Атом германия имеет 4 валентных электрона. Ширина запрещенной зоны германия равна 0,75 эВ, его электроотрицательность равна 1,8. Ответ поясните.

УТВЕРЖДАЮ

Зав.кафедрой физики ______________

Орловский государственный технический университет

Кафедра физики

Предмет: ФОМ

Экзаменационный билет N 6

1. Сила тока в металлическом проводнике сечением 4 мм² равна 0.8 А. Принимая, что концентрация свободных электронов в проводнике равна 2.5×10²² см³, определите среднюю скорость их упорядоченного движения.

2. Проанализируйте температурную зависимость времени жизни дырок при рекомбинации через ловушки в кремнии p-типа, легированном бором до концентрации 2×10¹⁹ см^–3. Ширину запрещенной зоны кремния считать равной 1,1 эВ, эффективные массы электронов и дырок равными m_n = 0,91m_e и
m_p = 0,595m_e соответственно. Энергия уровня бора в кремнии E_а = E_v + 0,045 эВ. Измеренное время жизни дырок при комнатной температуре оказалось равным 8×10^–7 с.

3. Укажите, на каком из следующих рисунков изображена зонная структура: 1) металлов, 2) полупроводников, 3) диэлектриков. Штриховкой показаны области, заполненные электронами. Eg – ширина запрещенной зоны. Ответ поясните.

УТВЕРЖДАЮ

Зав.кафедрой физики ______________

Орловский государственный технический университет

Кафедра физики

Предмет: ФОМ

Экзаменационный билет N 7

1. В медном проводнике длиной 2 м и площадью поперечного сечения, равной 0.4 мм², идет ток. При этом ежесекундно выделяется количество теплоты 0.35 Дж. Сколько электронов проходит через поперечное сечение этого проводника за 1 с.

2. Оцените скорость генерации электронно-дырочных пар в n-кремнии, легированном мышьяком до концентрации 5×10¹⁷ см^–3, если известно, что время жизни электронов в области истощения примеси t_n = 7×10^–6 c. Ширина запрещенной зоны кремния DW = 1,1 эВ. Эффективные массы электронов и дырок в кремнии считать равными соответственно 0,91m_e и 0,595m_e. Уровень инжекции считать малым.

3. Поясните, в чем суть адиабатического и одноэлектронного приближения при описании поведения электронов в кристалле. Запишите и поясните одноэлектронное уравнение Шредингера в приближении сильной и в приближении слабой связи.

УТВЕРЖДАЮ

Зав.кафедрой физики ______________