8. Полупроводниковые материалы
8.1. Вырожденный полупроводник:
1
– полупроводник, уровень Ферми в котором
расположен в запрещенной зоне на
расстоянии от ее границ, большем
;
2 – полупроводник, уровень Ферми в котором расположен в зоне проводимости или в валентной зоне, или же в запрещенной зоне на расстоянии от границ указанных зон, меньшем ;
3 – полупроводник, не содержащий примесей, влияющих на его электропроводность.
Ответ: 2
8.2. Невырожденный полупроводник:
1 – полупроводник, уровень Ферми в котором расположен в запрещенной зоне на расстоянии от ее границ, большем ;
2 – полупроводник, уровень Ферми в котором расположен в зоне проводимости или в валентной зоне, или же в запрещенной зоне на расстоянии от границ указанных зон, меньшем ;
3 – полупроводник, не содержащий примесей, влияющих на его электропроводность.
Ответ: 1
8.3. Собственный полупроводник:
1 – полупроводник, уровень Ферми в котором расположен в запрещенной зоне на расстоянии от ее границ, большем ;
2 – полупроводник, уровень Ферми в котором расположен в зоне проводимости или в валентной зоне, или же в запрещенной зоне на расстоянии от границ указанных зон, меньшем ;
3 – полупроводник, не содержащий примесей, влияющих на его электропроводность.
Ответ: 3
8.4. Простой полупроводник:
1 – полупроводник, электропроводность которого обусловлена в основном перемещением электронов проводимости;
2 – полупроводник, электропроводность которого обусловлена в основном перемещением дырок проводимости;
3 – полупроводник, основной состав которого образован атомами одного химического элемента;
4 – полупроводник, не содержащий примесей, влияющих на его электропроводность.
Ответ: 3
8.5. Частично компенсированный полупроводник:
1 – полупроводник, электропроводность которого определяется примесями;
2 – примесный полупроводник, электронная проводимость которого частично компенсирована дырочной проводимостью примесей;
3 – примесный полупроводник, дырочная проводимость которого частично компенсирована электронной проводимостью примесей;
Ответ: 2,3
8.6. Собственная электропроводность:
1 – электропроводность полупроводника, обусловленная в основном перемещением дырок проводимости;
2 – электропроводность полупроводника, обусловленная в основном перемещением электронов проводимости;
3 – электропроводность полупроводника, обусловленная генерацией пар электрон проводимости – дырка проводимости при любом способе возбуждения.
Ответ: 3
8.7. Электронная электропроводность полупроводника:
1 – электропроводность полупроводника, обусловленная в основном перемещением дырок проводимости;
2 – электропроводность полупроводника, обусловленная в основном перемещением электронов проводимости;
3 – электропроводность полупроводника, обусловленная генерацией пар электрон проводимости – дырка проводимости при любом способе возбуждения.
Ответ: 2
8.8. Дырочная электропроводность:
1 – электропроводность полупроводника, обусловленная в основном перемещением дырок проводимости;
2 – электропроводность полупроводника, обусловленная в основном перемещением электронов проводимости;
3 – электропроводность полупроводника, обусловленная генерацией пар электрон проводимости – дырка проводимости при любом способе возбуждения.
Ответ: 1
8.9. Равновесная концентрация носителей заряда полупроводника:
1 – концентрация электронов проводимости полупроводника, при которой уровень Ферми совпадает с нижней границей зоны проводимости;
2 – концентрация дырок проводимости полупроводника, при которой уровень Ферми совпадает с верхней границей валентной зоны;
3 – концентрация подвижных носителей заряда в полупроводнике в условиях термодинамического равновесия;
4 – концентрация равновесных носителей заряда в собственном полупроводнике.
Ответ: 3
8.10. Собственная концентрация:
1 – концентрация электронов проводимости полупроводника, при которой уровень Ферми совпадает с нижней границей зоны проводимости;
2 – концентрация дырок проводимости полупроводника, при которой уровень Ферми совпадает с верхней границей валентной зоны;
3 – концентрация подвижных носителей заряда в полупроводнике в условиях термодинамического равновесия;
4 – концентрация равновесных носителей заряда в собственном полупроводнике.
Ответ: 4
8.11. Критическая концентрация электронов проводимости полупроводника это:
1 – концентрация электронов проводимости полупроводника, при которой уровень Ферми совпадает с нижней границей зоны проводимости;
2 – концентрация дырок проводимости полупроводника, при которой уровень Ферми совпадает с верхней границей валентной зоны;
3 – концентрация подвижных носителей заряда в полупроводнике в условиях термодинамического равновесия;
4 – концентрация равновесных носителей заряда в собственном полупроводнике.
Ответ: 1
8.12. Критическая концентрация дырок проводимости полупроводника:
1 – концентрация электронов проводимости полупроводника, при которой уровень Ферми совпадает с нижней границей зоны проводимости;
2 – концентрация дырок проводимости полупроводника, при которой уровень Ферми совпадает с верхней границей валентной зоны;
3 – концентрация подвижных носителей заряда в полупроводнике в условиях термодинамического равновесия;
4 – концентрация равновесных носителей заряда в собственном полупроводнике.
Ответ: 2
8.13. Инжекция носителей заряда:
1 – исчезновения электрона проводимости или дырки проводимости в результате перехода на локальный уровень дефекта решетки полупроводника;
2 – возникновение электрона проводимости или дырки проводимости в результате возбуждения дефекта решетки полупроводника;
3 – введение носителя заряда в полупроводник;
4 – выведение носителя заряда из полупроводника.
Ответ: 3
8.14. Экстракция носителей заряда:
1 – исчезновения электрона проводимости или дырки проводимости в результате перехода на локальный уровень дефекта решетки полупроводника;
2 – возникновение электрона проводимости или дырки проводимости в результате возбуждения дефекта решетки полупроводника;
3 – введение носителя заряда в полупроводник;
4 – выведение носителя заряда из полупроводника.
Ответ: 4
8.15. Энергетическая зона полупроводника:
1 – разрешенная область полупроводника, в которой отсутствуют электроны проводимости при абсолютном нуле температуры;
2 – область значений энергии электронов в кристалле полупроводника;
3 – свободная зона полупроводника, на уровнях которой при возбуждении могут находиться электроны проводимости;
4 – верхняя из заполненных зон полупроводника.
Ответ: 2
8.16. Разрешенная зона полупроводника:
1 – область значений энергии электронов в кристалле полупроводника;
2 – свободная зона полупроводника, на уровнях которой при возбуждении могут находиться электроны проводимости;
3 – верхняя из заполненных зон полупроводника;
4 – энергетическая зона или совокупность перекрывающихся в результате расщепления из какого-либо одного или нескольких энергетических уровней изолированных атомов в процессе образования структуры кристалла.
Ответ: 4
8.17. Свободная зона полупроводника:
1 – разрешенная область полупроводника, в которой отсутствуют электроны проводимости при абсолютном нуле температуры;
2 – область значений энергии электронов в кристалле полупроводника;
3 – свободная зона полупроводника, на уровнях которой при возбуждении могут находиться электроны проводимости;
4 – верхняя из заполненных зон полупроводника.
Ответ: 1
8.18. Эффект поля в полупроводнике:
1 – возникновение в полупроводнике электрического поля, напряженность которого перпендикулярна магнитной индукции и потоку диффундирующих частиц под действием электромагнитного излучения;
2 – изменение электропроводности приповерхностного слоя полупроводника под воздействием электрического поля;
3 – возникновение поперечной напряженности электрического поля в полупроводнике вследствие наличия продольного градиента температур и поперечного магнитного поля.
Ответ: 2
8.19. Зона проводимости полупроводника:
1 – разрешенная область полупроводника, в которой отсутствуют электроны проводимости при абсолютном нуле температуры;
2 – область значений энергии электронов в кристалле полупроводника;
3 – свободная зона полупроводника, на уровнях которой при возбуждении могут находиться электроны проводимости;
4 – верхняя из заполненных зон полупроводника.
Ответ: 3
8.20. Валентная зона полупроводника:
1 – разрешенная область полупроводника, в которой отсутствуют электроны проводимости при абсолютном нуле температуры;
2 – область значений энергии электронов в кристалле полупроводника;
3 – свободная зона полупроводника, на уровнях которой при возбуждении могут находиться электроны проводимости;
4 – верхняя из заполненных зон полупроводника.
Ответ: 4
8.21.
Определить
концентрацию электронов
и дырок
(
)
в собственном кремниевом полупроводнике
при температуре
.
В ответ ввести порядок числа.
Ответ: 10
8.22.
Определить
концентрацию электронов
(
)
при температуре
в кристалле кремния, содержащем
атомов сурьмы в
.
В ответ ввести порядок числа.
Ответ: 17
8.23.
Определить
концентрацию дырок
(
)
при температуре
в кристалле кремния, содержащем
атомов сурьмы в
.
В ответ ввести порядок числа.
Ответ: 3
8.24.
Определить
удельную проводимость образца кремния
при температуре
,
если концентрация акцепторов в
полупроводнике
и концентрация доноров
.
Подвижность электронов в кремнии
,
подвижность дырок в кремнии
.
Ответ дать в
(
).
Ответ
округлить до целого числа.
Ответ: 96
8.25.
Определите
число атомов галлия в единице объема
кристалла арсенида галлия.
Плотность
арсенида галлия
.
Ответ:
8.26. Определите число атомов мышьяка в единице объема кристалла арсенида галлия. Плотность арсенида галлия .
Ответ:
8.27.
Фосфид
галлия легирован цинком, кислородом и
теллуром.
Концентрация
атомов цинка
,
концентрация атомов кислорода
,
концентрация атомов теллура
.
Определите концентрацию
основных носителей заряда.
Ответ:
8.28.
Определите
концентрацию электронов
в
кристалле антимонида индия при температуре
,
если на каждые
атомов сурьмы приходится один атом
кремния и два атома олова. Собственная
концентрация носителей заряда в
антимониде индия
,
плотность антимонида индия –
.
Ответ:
8.29. Определите концентрацию дырок в кристалле антимонида индия при температуре , если на каждые атомов сурьмы приходится один атом кремния и два атома олова. Собственная концентрация носителей заряда в антимониде индия , плотность антимонида индия .
Ответ:
8.30. Кристалл антимонида индия легирован кремнием и оловом. Определите химический элемент – акцептор.
Ответ: кремний
8.31. При формировании проводимости в соединениях АIIIBV используются химические элементы: 1 – цинк; 2 – кадмий; 3 – селен; 4 – теллур; 5 – магний; 6 – сера; 7 – железо; 8 – никель; 9 – кобальт. Определите химические элементы, которые формируют полупроводник p-типа.
Ответ: 1,2,5.
8.32. При формировании проводимости в соединениях АIIIBV используются химические элементы: 1 – цинк; 2 – кадмий; 3 – селен; 4 – теллур; 5 – магний; 6 – сера; 7 – железо; 8 – никель; 9 – кобальт. Определите химические элементы, которые формируют полупроводник n-типа.
Ответ: 3,4,6.
8.33. В соединениях АIIIBV используются химические элементы: 1 – цинк; 2 – кадмий; 3 – селен; 4 – теллур; 5 – магний; 6 – сера; 7 – железо; 8 – никель; 9 – кобальт. Определите химические элементы, которые образуют глубокие энергетические уровни акцепторного типа
Ответ: 7,8,9.
8.34. Укажите полупроводники, кристаллическая структура которых типа вюрцита: 1 – фосфид галлия; 2 – селенид свинца; 3 – нитрид галлия; 4 – фосфид индия; 5 – арсенид галлия; 6 – сульфид свинца; 7 – сульфид цинка; 8 – теллурид свинца; 9 – антимонид индия; 10 – селенид кадмия.
Ответ: 3,7,10.
8.35. Укажите полупроводники, кристаллическая структура которых типа сфалеритата: 1 – фосфид галлия; 2 – селенид свинца; 3 – нитрид галлия; 4 – фосфид индия; 5 – арсенид галлия; 6 – сульфид свинца; 7 – сульфид цинка; 8 – теллурид свинца; 9 – антимонид индия; 10 – селенид кадмия.
Ответ: 1,4,5,9.
8.36. Определить концентрацию электронов (в ) при T=300 K в кристалле кремния, содержащем 1015 атомов сурьмы в куб. см.
Ответ: 1015 .
8.37.
Определить
удельную проводимость образца кремния
(в мкСм/см) при температуре T=300
K,
если концентрация акцепторов в
полупроводнике 2,3⋅1013
и концентрация доноров 2,2⋅1013
.
Подвижность электронов в кремнии 1500
,
дырок в кремнии 600
.
Ответ округлить до целого числа.
Ответ: 96 мкСм/см.
8.38. Укажите полупроводники, кристаллическая структура которых типа NaCl: 1 – фосфид галлия; 2 – селенид свинца; 3 – нитрид галлия; 4 – фосфид индия; 5 – арсенид галлия; 6 – сульфид свинца; 7 – сульфид цинка;
8 – теллурид свинца; 9 – антимонид индия; 10 – селенид кадмия.
Ответ: 2,6,8.
8.39. Укажите полупроводниковые соединения с гексагональной кристаллической решеткой: 1 – фосфид галлия; 2 – селенид свинца; 3 – нитрид галлия; 4 – фосфид индия; 5 – арсенид галлия; 6 – сульфид свинца; 7 – сульфид цинка; 8 – теллурид свинца; 9 – антимонид индия; 10 – селенид кадмия.
Ответ: 3,7,10.
8.40. Укажите полупроводниковые соединения, тип кристаллической решетки которых сложная кубическая: 1 – фосфид галлия; 2 – селенид свинца; 3 – нитрид галлия; 4 – фосфид индия; 5 – арсенид галлия; 6 – сульфид свинца; 7 – сульфид цинка; 8 – теллурид свинца; 9 – антимонид индия; 10 – селенид кадмия.
Ответ: 1,4,5,9.
8.41. Направленное движение носителей заряда из-за неравномерного распределения концентрации носителей заряда в объеме полупроводника в отсутствие градиента температуры называют:
1 – дрейфом; 2 – диффузией; 3 – подвижностью носителей заряда.
Ответ: 2
8.42. Определить концентрацию дырок (в ) при T=300 K в кристалле кремния, содержащем 1016 атомов сурьмы в куб. см.
Ответ: 104 .
8.43. Величину, численно равную средней скорости направленного движения носителей заряда в электрическом поле с напряженностью, равной единице, называют:
1 – коэффициентом диффузии; 2 – длиной свободного пробега; 3 – подвижностью носителей заряда; – диффузионной длиной.
Ответ: 3
8.44. Диффузионная длина – это:
1 – расстояние, на котором при одномерной диффузии в полупроводнике без электрического поля в нем избыточная концентрация носителей заряда уменьшается вследствие рекомбинации в 2,72 раза;
2 – расстояние, на которое носители заряда диффундируют за время жизни;
3 – среднее расстояние, проходимое носителями заряда между двумя последовательными актами рассеяния;
4 –
величина, связанная с временем жизни
неравновесных носителей заряда
соотношениями
,
.
Ответ: 1, 2, 4.
8.45. Длина свободного пробега носителей заряда – это:
1 – расстояние, на котором при одномерной диффузии в полупроводнике без электрического поля в нем избыточная концентрация носителей заряда уменьшается вследствие рекомбинации в 2,72 раза;
2 – расстояние, на которое носители заряда диффундируют за время жизни;
3 – среднее расстояние, проходимое носителями заряда между двумя последовательными актами рассеяния;
4 – величина, связанная с временем жизни неравновесных носителей заряда соотношениями , .
Ответ: 3
8.46. Определите собственную концентрацию свободных носителей заряда в арсениде галлия GaAs при температуре .
Ответ:
8.47. Определите собственную концентрацию свободных носителей заряда в антимониде индия InSb при температуре .
Ответ:
8.48.
Найти
концентрацию
легирующей акцепторной примеси для
кремния Si,
при которой примесный кремний становится
вырожденным полупроводником при
температуре
.
Ответ:
8.49.
Найти
положение уровня Ферми в собственном
германии при температуре
,
если известно, что ширина запрещенной
зоны германия
,
а эффективные массы для дырок валентной
зоны и для электронов зоны проводимости
соответственно равны
и
,
где
– масса покоя электрона.
Ответ:
8.50.
Определите
скорость
дрейфа электронов в кристалле собственного
кремния. Напряженность электрического
поля в кристалле собственного кремния
,
подвижность электронов
.
Ответ:
.
8.51.
Определите
скорость
дрейфа дырок в кристалле собственного
кремния. Напряженность электрического
поля в кристалле собственного кремния
,
подвижность дырок
.
Ответ:
8.52.
Определите
удельное электрическое сопротивление
кристалла собственного кремния.
Подвижность
электронов и дырок в кристалле
собственного кремния соответственно
равны
и
.
Концентрация собственных носителей
заряда
.
Ответ:
8.53.
Напряженность
электрического поля в кристалле
собственного кремния
,
а подвижность электронов и дырок
соответственно равны
,
.
Концентрация собственных носителей
заряда
.
Определите полный дрейфовый ток
,
если площадь поперечного сечения
.
Ответ:
8.54.
Вычислить
диффузионную длину электронов в арсениде
галлия p-типа,
если время жизни неосновных носителей
заряда
,
коэффициент диффузии для арсенида
галлия p-типа
.
Ответ:
8.55.
Вычислить диффузионную длину дырок в
арсениде галлия n-типа,
если время жизни неосновных носителей
заряда
,
коэффициент диффузии для арсенида
галлия n-типа
.
Ответ:
8.56. Промышленность выпускает полупроводники и полупроводниковые соединения в виде монокристаллических слитков марок:
1 – ФГЭТ-к/10; 2 – КДБ 7,5/0,1-45; 3 – ГДГ 0,75/0,5; 4 – ФГЭТ-о/20;
5 – ФГЭТ-к/30; 6 – АГЧЦ-21-19; 7 – ИСДЦ ; 8 – КЭФ 0,3/0,1; 9 – ИСЭТ;
10 – ФГДЦ-з.
Укажите полупроводниковый материал – фосфид галлия электронного типа проводимости с легирующей примесью теллур и оранжевым свечением материала.
Ответ: 4.
8.57. Промышленность выпускает полупроводники и полупроводниковые соединения в виде монокристаллических слитков марок:
1 – ФГЭТ-к/10; 2 – КДБ 7,5/0,1-45; 3 – ГДГ 0,75/0,5; 4 – ФГЭТ-о/20; 5 – ФГЭТ-к/30; 6 – АГЧЦ-21-19; 7 – ИСДЦ ; 8 – КЭФ 0,3/0,1; 9 – ИСЭТ; 10 – ФГДЦ-з.
Укажите полупроводниковые материалы, полученные по методу Чохральского.
Ответ: 2, 6.
8.58. Промышленность выпускает полупроводники и полупроводниковые соединения в виде монокристаллических слитков марок:
1 – ФГЭТ-к/10; 2 – КДБ 7,5/0,1-45; 3 – ГДГ 0,75/0,5; 4 – ФГЭТ-о/20; 5 – ФГЭТ-к/30; 6 – АГЧЦ-21-19; 7 – ИСДЦ; 8 – КЭФ 0,3/0,1; 9 – ИСЭТ; 10 – ФГДЦ-з.
Укажите полупроводниковый материал – антимонид индия дырочного типа проводимости с легирующей примесью цинк.
Ответ: 7
8.59. Промышленность выпускает полупроводники и полупроводниковые соединения в виде монокристаллических слитков марок:
1 – ФГЭТ-к/10; 2 – КДБ 7,5/0,1-45; 3 – ГДГ 0,75/0,5; 4 – ФГЭТ-о/20; 5 – ФГЭТ-к/30; 6 – АГЧЦ-21-19; 7 – ИСДЦ; 8 – КЭФ 0,3/0,1; 9 – ИСЭТ; 10 – ФГДЦ-з.
Укажите
полупроводниковый материал с концентрацией
основных носителей заряда
.
Ответ: 6
8.60. Промышленность выпускает полупроводники и полупроводниковые соединения в виде монокристаллических слитков марок:
1 – ФГЭТ-к/10; 2 – КДБ 7,5/0,1-45; 3 – ГДГ 0,75/0,5; 4 – ФГЭТ-о/20; 5 – ФГЭТ-к/30; 6 – АГЧЦ-21-19; 7 – ИСДЦ ; 8 – КЭФ 0,3/0,1; 9 – ИСЭТ; 10 – ФГДЦ-з.
Укажите полупроводниковые материалы, полученные методом вытягивания из раствора.
Ответ: 2, 6.