Файл: РМ текст лекций.doc

б) Концентрации носителей заряда от Т (+)

в) Электропроводность не зависит от Т

10. В области низких температур удельная электропроводность слаболегированных полупроводников соответствует:

а) Собственной электропроводности

б) Смешанной электропроводности

в) Примесной электропроводности (+)

11. В области высоких температур электропроводность растет вследствие:

а) Увеличения подвижности носителей заряда

б) Увеличения концентрации собственных носителей заряда (+)

в) Увеличения концентрации носителей заряда за счет ионизации примесей.

12. Подвижность электронов в полупроводниках:

А) Равна подвижности дырок

б) Меньше подвижности дырок

в) Больше подвижности дырок (+)

13. Рабочая температура полупроводниковых приборов:

а) Определяется механическими и тепловыми свойствами

б) Зависит от температурного коэффициента уд. электрического сопротивления

в) Зависит от ширины запрещенной зоны (+)

14. Частотные характеристики на основе полупроводников зависят главным образом от:

а) Подвижности носителей заряда (+)

б) Ширины запрещенной зоны

в) Степени легирования полупроводника

15. Наибольшее практическое применение для изготовления полупроводниковых дискретных приборов находят:

а) Поликристаллы кремния

б) Аморфный кремний

в) Монокристаллы кремния (+)

16. Чему равен верхний предел рабочих температур приборов на основе германия, (кремния)?

а) 200 ^оС (70 ^оС)

б) 200 ^оС (400 ^оС)

в) 70 ^оС (200 ^оС) (+)

17. Какую группу приборов принципиально невозможно изготовить из кремния и германия?

а) Диоды, тиристоры, солнечные батареи

б) Диоды, датчики Холла, транзисторы

в) Фотодиоды, светодиоды, туннельные диоды (+)

18. Имеется два образца германия. При нормальных условиях 1-й образец имеет удельное электрическое сопротивление – 0.47 Ом∙м: 2-й – 0.07 Ом∙м. Какой из этих образцов был легирован примесью?

а) 1-й

б) 2-й (+)

в) Этих сведений недостаточно

19. Удельная проводимость полупроводника n-типа в области низких температур определяется:

а) Собственной электропроводностью

б) Примесной электропроводностью

в) Это зависит от соотношения ширины запрещенной зоны и тепловой энергии носителей заряда при данной температуре. (+)

20. Температурный коэффициент сопротивления полупроводников:

а) Имеет отрицательный знак (+)

б) Имеет положительный знак

в) Знакопеременная величина

21. Какими носителями заряда обусловлен обратный ток p-n перехода?

а) Основными носителями заряда

б) Собственными носителями заряда

в) Не основными носителями заряда (+)

22. p-n переход можно использовать для создания конденсатора переменной емкости, если он включен:

а) В обратном направлении (+)

б) В прямом направлении

в) При наличии диэлектрической пленки между p и n областями

23. Свойства p-n –перехода не используют при создании следующих приборов:

а) Фоторезисторов, тензорезисторов (+)

б) Полупроводниковых лазеров, солнечных батарей

в) Диодов, транзисторов, тиристоров

24. Цвет излучения полупроводниковых светодиодов определяется:

А) Температурой

б) Концентрацией примеси

в) Шириной запрещенной зоны (+)

25. Халькогенидами называют химические соединения:

а) Металлов с селеном, серой и теллуром (+)

б) Металлов с кислородом и серой

в) Соединения со структурой сфалерита

26. Халькогениды находят широкое применение для изготовления:

а) Люминофоров, термоэлектрических преобразователей, лазеров (+)

б) Транзисторов, туннельных диодов

в) Варисторов, варикапов, варикондов

27. Германий и кремний являются:

А) Простыми органическими п/п материалами

б) Простыми неорганическими п/п материалами (+)

в) Сложными неорганическими п/п материалами

28. Наибольшее практическое применение для изготовления интегральных микросхем имеет:

А) Поликристаллический кремний

б) Аморфный кремний

в) Монокристаллы кремния (+)

29. Каким методом производят основную очистку германия?

а) Методом зонной плавки (+)

б) Химическим

в) Методом Чохральского

30. Используются ли соединения группы А(3)В(5) в производстве полупроводниковых интегральных микросхем:

а) Да, используются (+)

б) Нет, это принципиально невозможно

в) Нет, так как это невозможно технологически

Задачи и упражнения к разделу Полупроводники

1. В каком из полупроводниковых материалов собственная фотопроводимость наблюдается при наибольшей длине волны падающего на полупроводник излучения: Ge, Si, SiC, InSb, GaAs, GaP, CdS ? Охарактеризуйте свойства указанных материалов. Укажите, какие из них используются для изготовления фоторезисторов.

Консультация:

Если вы внимательно прочитаете параграф 4.6 на стр. 118 (Л1) или 12.2 (Л2), то вы придете к выводу, что наибольшую длину волны падающего на полупроводник излучения можно определить из соотношения:

∆E = h∙c/λmax,

где ΔE – ширина запрещенной зоны полупроводника, С – скорость света, h – постоянная Планка. Таким образом максимальное значение λзависит лишь от ширины запрещённой зоны полупроводника, значение которой определите из таблицы 5.2, 5.3, 5.4 (Л1). Сделайте соответствующие выводы!

2. Определить удельное сопротивление полупроводника n-типа, если концентрация электронов проводимости в нем равна 10²²м^-3, а их подвижность=0,5 м²/В·с.

Консультация:

В таком полупроводнике концентрация электронов во много раз больше концентрации дырок, поэтому с некоторой степенью точности уд. эл. сопротивление этого материала можно рассчитать, как

ρ = 1/e·n·μ,

где е – заряд электрона, n – их концентрация, μ – подвижность.

При собеседовании будьте готовы рассказать о полупроводниках n-типа все, что Вы только сможете узнать из Л1 (стр. 95 – 98) или Л2 (стр. 63 – 65).

3. Каковы механизмы рассеяния носителей заряда в полупроводниках?

Оценить среднее время жизни и длину свободного пробега носителей заряда при Т=300К, если их подвижность =0,1 м²/В·с, а эффективная массаm=0,26·m_е

(m_е- масса покоя электрона)

Консультация: Изучите параграф 4.3 стр. 101 – 103 (Л1), используйте соотношение (4.13) и Вы решите эту задачу.

Ответ: t = 1.5·10^-13 с; l = 3.4·10^-8 м

4. Длины диффузии электрона в кристалле кремния, антимонида галлия и германия составляют 1мм. Сравните время жизни носителей заряда, если их подвижностиравны соответствен­но: 0,17; 0,3; 0,36м²/B·c. Как влияет величина подвижности на частотные характеристики полупроводниковых диодов?

Консультация:

Для решения задачи п.4 изучите пар. 4.3, 4.5, 5.2, 5.3, 5.5 (Л1), пар. 14.6 (Л2) и воспользуйтесь соотношением приведенным на стр. 110 (Л1).

Коэффициент диффузии можно определить из соотношения Энштейна:

Д=mkT/e, где k – постоянная Больцмана, е – заряд электрона, Т – температура. Считайте Т = 300К.

5. Ширина запрещенной зоны в чистом германии составляет 0,72эВ. Сравните число электронов проводимости при 20 и 40°С.

Консультация:

Полупроводник, содержанием примесей в котором можно пренебречь, называется собственным. Собственная концентрация носителей заряда равна:

n= A e ^-∆E/2kT, где

∆Е – ширина запрещенной зоны, k – постоянная Больцмана, Т – температура в градусах Кельвина, А – коэффициент, величина которого также зависит от температуры. Однако, в связи с тем, что это изменение невелико, можно считать коэффициент А постоянной величиной. Тогда:

n1 = A exp ^-(∆E/2kT1),

n2= A exp ^-(∆E/2kT2).

Вам осталось провести вычисление и более тщательно и вдумчиво разобраться в теории, см. с. 91 – 98 (Л2), а также формулу 8,18 на с. 60 (Л2).

6. Германийриnтипа содержит одинаковую концентра­цию неосновных носителей заряда вриnобластях, равную 10¹⁷м^-3, и образуетр - п- переход в прямом и обратном нап­равлениях при изменении внешнего напряжения от -2 до +2В, ес­ли диффузионные длины неосновных носителей одинаковы и равны:L_n = L_P = 9,5  10^-4 м, а коэффициенты диффузии для электро­новD_n =0,01 м²/с, для дырокD_р = 0,0049 м²/с. Приведите полученную зависимость графически. Объясните различие тока в прямом и обратном направлениях. Где, в каких приборах использу­ется этот эффект? Расчет вести по формуле

7. Полупроводник InAs имеет вид стержня длиной 1 см, толщиной 1мм, шириной 2 мм. Его сопротивление в продольном направлении составляет 1,25 Ом.

При токе 0,12А и магнитной индукции0,5 Тл, вектор кото­рой перпендикулярен вектору тока, возникающее поле Холла равноЕ= -1,7 В/м. КоэффициентАпримите равным 1.

Определите тип полупроводника ( nилир).

Какова концентрация носителей?

Чему равна подвижность носителей?

Консультация:

Используя (Л1) стр. 123 - 126, или (Л2) стр. 92 - 94. Изучите сначала теорию эффекта Холла. Затем, используя формулы 13.5 и 13.9 приведенные на стр. 93 (Л2), Вы сможете определить концентрацию носителей заряда; по знаку - их тип (электроны, либо дырки). Подвижность носителей заряда определяется из следующего соотношения: γ = e·n·μ,