 |
Задания для решения задач для студентов
|
|
|
|
Целью семинарского занятия изучение определения вероятности заполнения энергетических состояний в зонах полупроводников при различных температурах, при действии излучений различных длин волн и расчета положения уровня Ферми, концентрации носителей в зонах, концентрации легирующих примесей.
ЗАДАЧА 1
Вычислить вероятность заполнения электроном уровня вблизи дна зоны проводимости кремния при температуре 0 и 300 К. Считать, что при Т=300К E-EF@ 
. Для кремния ширина запрещенной зоны Eg=1,2 эВ.
ЗАДАЧА 2
В собственном полупроводнике концентрация электронов проводимости при температуре Т=300К равна 1,5*10-16см-3. Найти ширину запрещенной зоны и уровень Ферми для этого полупроводника, если плотность состояний для электронов в зоне проводимости выражается формулой
Nc =G*T 3/2, где G=4,83*1021
ЗАДАЧА 3
Найти положение уровня Ферми в собственном полупроводнике относительно запрещенной зоны при комнатной температуре (Т=300К), если эффективная масса электрона в 2 раза больше эффективной массы дырки.
ЗАДАЧА 4
Определить положение уровня Ферми в германии n-типа при температуре Т=300 К, если на 2×106 германия приходится один атом примеси. Концентрация атомов германия равна 4,4×1028 атомов/м3. Ширина запрещенной зоны Еg=0,72 эВ, а расстояние между дном зоны проводимости и донорным уровнем ЕС-ЕД=0,01 эВ.
ЗАДАЧА 5
Определить концентрацию носителей заряда в арсениде галлия при температурах Т=400 К, Т=300 К и Т=77 К (температуре жидкого азота). Считать эффективные массы электронов и дырок независящими от температуры в данном диапазоне температур и равными 
=0,067·m, 
=0,45·
ЗАДАЧА 6
Определить относительное положение уровня Ферми в кремниевом полупроводнике р-типа и концентрацию неосновных носителей заряда, если концентрация акцепторной примеси Na=1015 см-3, а температура окружающей среды Т=300 К.
|
|
|
ЗАДАНИЯ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ДЛЯ СТУДЕНТОВ
ЧЕТ. НОМЕРА - ЗАДАЧИ 1,3,5
НЕЧЕТ. НОМЕРА - ЗАДАЧИ 2,4,6
Тема 3. Электрофизические свойства полупроводников.
ЗАДАЧА 1
Удельное сопротивление собственного германия при Т=300 К, r=0,43 Ом·м. Подвижности электронов и дырок в германии равны соответственно mn=0,39 м2/(В с)и mp=0,19 м2/(В с). Определите собственную концентрацию электронов и дырок.
ЗАДАЧА 2
Определить удельное сопротивление кремния легированного донорной примесью концентрацией 1015 см3 при температуре 300 К.
ЗАДАЧА 3
Образец собственного германия (r=0,43 Ом·м.), легирован примесью атомов сурьмы так, что один атом примеси приходится на 5·106 атомов германия.
Найти концентрацию электронов и дырок при Т=300 К и удельное сопротивление легированного германия, коэффициент диффузии электронов и дырок в германии. (Считать все атомы сурьмы ионизированными, концентрация атомов германия N=4,4×1028 м-3).
ЗАДАЧА 4
Определить удельное сопротивление монокристалла собственного кремния при температуре 300 К. (Принять для кремния =1,08·m, =0,56·m, μn=1500 см2·В-1·с-1, μp= 600 см2·В-1·с-1)
ЗАДАЧА 5
Найти концентрацию примеси и отношение дырочной проводимости к электронной в образце кремния n-типа длиной 15 мм и шириной 2 мм, толщиной 1 мм, имеющего сопротивление 200 ом Подвижности электронов и дырок равны соответственно mn=0,15 м2/(В×с)и mp=0,06 м2/(В×с), концентрация собственных носителей заряда 
.
ЗАДАЧА 6
Найти скорости дрейфа электронов Vn и дырок Vp, удельное сопротивление кремния ri и полный дрейфовый ток Id, если напряженность электрического поля в кристалле собственного кремния Е=500 В/м, а площадь поперечного сечения S= 
. Принять подвижности электронов mn=0,15 м2/(В·с) и дырок mp=0,06 м2/(В·с), концентрацию собственных носителей 
.
|
|
|
ЗАДАЧА 7
Определить удельную проводимость образца германия, имеющего 2×1021 ионизированных атомов донора на 1 м3, при температурах Т=310 К и Т=273 К, если он имеет удельную проводимость 3,56 Ом/м при Т=310 К и 0,42 Ом/м при Т=273 К. В германии подвижность электронов 0,38 м2/(В×с), а дырок 0,18 м2/(В×с).
ЗАДАНИЯ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ДЛЯ СТУДЕНТОВ
ЧЕТ. НОМЕРА - ЗАДАЧИ 1,3,5
НЕЧЕТ. НОМЕРА - ЗАДАЧИ 2,4,6
ПРИЛОЖЕНИЯ 1
|
|
|
