Вариант №4

1. Какова зонная структура диэлектрика, полупроводника и металла? Объясните механизм собственной и примесной проводимости полупроводников. Объясните влияние примесей на электропроводность металлов и полупроводников. Каков физический смысл понятия эффективной массы электрона? В чем заключается различие между электронами проводимости и свободными электронами?

2. Покажите, что статическая вольт - амперная характеристика идеального p-n перехода дается соотношением: I = I₀[exp(U/_T) - 1], где I₀ = S_pnq(n_pD_n/L_n + p_nD_p/L_p). Считайте, что слой объемного заряда p-n перехода очень тонкий, генерацией и рекомбинацией носителей в нем можно пренебречь и длины p и n-областей много больше диффузионных длин носителей. Изобразите вольт-амперную характеристику и энергетические диаграммы идеального p-n перехода при прямом и обратном смещениях.

3. В биполярных транзисторах, как правило, легирующая примесь в базе распределена неравномерно (дрейфовые транзисторы). Нарисуйте примерное распределение примесей в транзисторе n-p-n типа, изготовленного по диффузионной технологии. Покажите, что в базе такого транзистора существует встроенное электрическое поле. Как будет направлено это поле в p-n-p транзисторе? Чему равна напряженность встроенного электрического поля, если примесь в базе распределена по закону: N(x) = N_бэexp[- (x - x_э)/W ], где = ln(N_бэ/N_бк) - коэффициент, характеризующий степень неоднородности легирования базы.

Вариант №5

1. Согласно теории рекомбинации через локальные уровни в запрещенной зоне (теория Шокли - Рида - Холла) скорость рекомбинации равна:

,

где _n и _p - сечения захвата электрона и дырки центрами рекомбинации; V_t - тепловая скорость носителей; N_t - концентрация центров рекомбинации; n_i - собственная концентрация носителей; E_t - энергетический уровень центра рекомбинации; E_i - уровень Ферми в собственном полупроводнике.

Полагая, что сечения захвата электрона и дырки центрами рекомбинации равны _n = _p, определите, при каком соотношении энергетических уровней E_t и E_i скорость рекомбинации через центры максимальна.

2. Будут ли различаться вольт-амперные характеристики кремниевого и германиевого переходов при одинаковых концентрациях легирующих примесей в p- и n-областях и одинаковых временах жизни носителей? Ответ объясните. Постройте сравнительные графики вольтамперных характеристик кремниевого и германиевого диодов.

3. Нарисуйте и объясните зонные энергетические диаграммы для диффузионного (дрейфового) n-p-n транзистора, работающего в режиме двойной инжекции (насыщения).

Вариант №6

1. В момент времени t = 10 ^-4 c после выключения равномерной по объему генерации электронно-дырочных пар неравновесная концентрация носителей оказалась в 10 раз больше, чем в момент t = 10 ^-3 с. Определить время жизни . Считать, что спад концентрации обусловлен только процессами рекомбинации, уровень возбуждения невелик и имеет место прямая рекомбинация.

2. Объясните температурную зависимость вольтамперной характеристики диода. Постройте график вольтамперной характеристики для двух разных температур.

3. Объясните механизм токораспределения в биполярном транзисторе. Укажите составляющие базового тока транзистора. Что такое коэффициенты инжекции, рекомбинации и переноса?