Орловский государственный технический университет

Орловский государственный технический университет

Кафедра физики

Предмет: ФОМ

Экзаменационный билет N 1

1. Время жизни носителей заряда при излучательной межзонной рекомбинации в германии при комнатной температуре оказалось равным 8×10^–2 с. Оцените коэффициент излучательной рекомбинации и сечение захвата электронов дырками, если ширина запрещенной зоны германия DW = 0,66 эВ, а эффективные массы электронов и дырок в германии равны соответственно m_n = 1,58m_e и m_p = 0,362m_e. Уровень инжекции считать малым.

2. Частица находится в одномерной прямоугольной «потенциальной яме» шириной l с бесконечно высокими «стенками». Запишите уравнение Шредингера в пределах «ямы» ( ) и решите его.

3. Из закона Ома, записанного в интегральной форме, выведите закон Ома в дифференциальной форме.

УТВЕРЖДАЮ

Зав.кафедрой физики ______________

Орловский государственный технический университет

Кафедра физики

Предмет: ФОМ

Экзаменационный билет N 2

1. Известно, что нормированная собственная волновая функция, описывающая состояние электрона в одномерной «потенциальной яме» шириной l с бесконечно высокими «стенками», имеет вид , где l– ширина «ямы». Определите среднее значение координаты <х> электрона.

2. Проанализируйте температурную зависимость излучательного времени жизни дырок в германии p-типа, легированном галлием до концентрации 2×10¹⁶ см^–3. При анализе считать уровень инжекции низким, а коэффициент рекомбинации не зависящим от температуры. Ширину запрещенной зоны германия считать равной 0,785 эВ, эффективные массы электронов и дырок равными m_n = 1,58m_e и m_p = 0,362m_e соответственно. Энергия уровня галлия в германии E_а = E_v + 0,011 эВ. Время жизни носителей заряда при излучательной межзонной рекомбинации в собственном германии при комнатной температуре оказалось равным 8×10^–2 с.

3. Получите формулу, связывающую удельную электропроводность металлов с концентрацией и подвижностью электронов проводимости.

УТВЕРЖДАЮ

Зав.кафедрой физики ______________

Орловский государственный технический университет

Кафедра физики

Предмет: ФОМ

Экзаменационный билет N 3

1. Известно, что нормированная собственная волновая функция, описывающая состояние электрона в одномерной «потенциальной яме» шириной l с бесконечно высокими «стенками», имеет вид , где l– ширина «ямы». Определите вероятность обнаружения электрона в средней трети «ямы», если электрон находится в возбужденном состоянии с n=3. Поясните физический смысл полученного результата, изобразив графически плотность вероятности обнаружения электрона в данном состоянии.

2. Во сколько раз и как изменится время жизни электронов при рекомбинации через ловушки при изменении степени легирования кремния с 4×10¹⁰ до 4×10¹⁹ см^–3? Легирующая примесь – фосфор
(E_d = E_c – 0,045 эВ). Ширина запрещенной зоны кремния DW = 1,1 эВ. Эффективные массы электронов и дырок в кремнии равны соответственно m_n = 0,91m_e и m_p = 0,595m_e.

3. Нарисуйте и поясните график температурной зависимости подвижности носителей заряда, если эти носители образуют 1) вырожденный газ; 2) невырожденный газ.

УТВЕРЖДАЮ

Зав.кафедрой физики ______________

Орловский государственный технический университет

Кафедра физики

Предмет: ФОМ

Экзаменационный билет N 4

1. Найдите минимальную энергию, необходимую для образования пары электрон-дырка в кристалле арсенида галия GaAs, если его электропроводность изменяется в 10 раз при изменении температуры от +20⁰ С до –3⁰ С.

2. Как изменится время жизни электронов проводимости в собственном полупроводнике в условиях низкого уровня инжекции при изменении температуры полупроводника от 200 К до 300 К, если ширина запрещенной зоны полупроводника DW = 0.785 эВ, а температурной зависимостью коэффициента рекомбинации можно пренебречь?

3. В каком из следующих случаев кремний обладает проводимостью n-типа: 1) по всему объему кристалла кремния равномерно распределены примесные атомы замещения, имеющие 5 валентных электронов, энергию ионизации 0,045 эВ и относительную электроотрицательность 2,1; 2) по всему объему кристалла кремния равномерно распределены примесные атомы внедрения, имеющие 5 валентных электронов, энергию ионизации 0,045 эВ и относительную электроотрицательность 2,1; 3) по всему объему кристалла кремния равномерно распределены примесные атомы замещения, имеющие 3 валентных электрона, энергию ионизации 6 эВ и относительную электроотрицательность 1,6; 4) по всему объему кристалла кремния равномерно распределены примесные атомы внедрения, имеющие 3 валентных электрона, энергию ионизации 6 эВ и относительную электроотрицательность 1,6; 5) кристалл кремния содержит достаточно большое число дислокаций. Атом кремния имеет 4 валентных электрона. Ширина запрещенной зоны кремния равна 1,1 эВ, его электроотрицательность равна 1,8. Ответ поясните.

УТВЕРЖДАЮ

Зав.кафедрой физики ______________