4375
.pdf21
2.Оцените относительную населенность зоны проводимости полупроводника при температуре на 50 К выше комнатной, если длина волны излучения п/п лазера 0,85 мкм.
3.Определите ширину запрещенной зоны собственного полупроводника, если при увеличении температуры в 1,25 раза, его удельное сопротивление уменьшилось в три раза. Конечная температура образца Т = 350 К.
4.Определите высоту потенциального барьера на симметричном p-n перехо-
де на кремниевой базе при комнатной температуре, концентрация донорной примеси 1012 см-3. Концентрация собственных носителей в германии
1,4∙1010.
5.Определите сопротивление нагрузки для транзистора в схеме с общим эмиттером, если коэффициент усиления по току равен 45, а входное сопротивление составляет 5 Ом (Ku=50).
Вариант 8
1.Оцените (в эВ) минимальную энергию электрона, локализованного в области с размерами 1 Å.
2.Оцените относительную населенность зоны проводимости полупроводника при комнатной температуре, если длина волны излучения п/п лазера
700 нм.
3.Определите ширину запрещенной зоны собственного полупроводника, если при увеличении температуры в 1,25 раза, его удельное сопротивление уменьшилось в три раза. Конечная температура образца Т = 350 К.
4.Определите высоту потенциального барьера на p+-n переходе на герма-
ниевой базе при комнатной температуре, если акцепторная примесь превышает донорную в 1,5 раза, а концентрация донорной примеси 1015 см-3. Концентрация собственных носителей в германии 2,4∙1013.
5.Определите сопротивление нагрузки для транзистора в схеме с общим эмиттером, если коэффициент усиления по току равен 45, а входное сопротивление составляет 5 Ом (Ku=50).
Вариант 9
1.Оцените (в МэВ) минимальную энергию электрона, локализованного в области с размерами 10 ферми.
2.Оцените относительную населенность зоны проводимости полупроводника при комнатной температуре, если длина волны излучения п/п лазера
700 нм.
3.Определите ширину запрещенной зоны собственного полупроводника, если при увеличении температуры в 1,05 раза, его удельное сопротивление уменьшилось в четыре раза. Начальная температура образца Т = 300 К.
4.Определите высоту потенциального барьера на симметричном p-n перехо-
де на кремниевой базе при комнатной температуре, концентрация донорной примеси 1012 см-3. Концентрация собственных носителей в германии
1,4∙1010.
22
5.Определите сопротивление нагрузки для транзистора в схеме с общей базой, если коэффициент усиления по току равен 0,95, а входное сопротивление составляет 1 Ом (Ku=30).
Вариант 10
1.Оцените минимальный размер области локализации электрона, энергия которого не превышает 10 эВ.
2.Оцените относительную населенность зоны проводимости полупроводника при комнатной температуре, если длина волны излучения п/п лазера
700 нм.
3.Определите ширину запрещенной зоны собственного полупроводника, если при увеличении температуры в 1,25 раза, его удельное сопротивление уменьшилось в три раза. Конечная температура образца Т = 350 К.
4.Определите высоту потенциального барьера на p-n+ переходе на базе арсенида галлия при комнатной температуре, если донорная примесь пре-
вышает акцепторную в 1,2 раза, а концентрация донорной примеси 108 см-3. Концентрация собственных носителей в арсениде галлия 1,8∙106.
5.Определите сопротивление нагрузки для транзистора в схеме с общим коллектором, если коэффициент усиления по току равен 36, а входное сопротивление составляет 10 Ом (Ku=55).
Вариант 11
1.Оцените (в эВ) минимальную энергию электрона, локализованного в области с размерами 1 Å.
2.Оцените относительную населенность зоны проводимости полупроводника при комнатной температуре, если длина волны излучения п/п лазера
700 нм.
3.Определите ширину запрещенной зоны собственного полупроводника, если при увеличении температуры в 1,05 раза, его удельное сопротивление уменьшилось в четыре раза. Начальная температура образца Т = 300 К.
4.Определите высоту потенциального барьера на p-n+ переходе на базе арсенида галлия при комнатной температуре, если донорная примесь пре-
вышает акцепторную в 1,2 раза, а концентрация донорной примеси 108 см-3. Концентрация собственных носителей в арсениде галлия 1,8∙106.
5.Определите сопротивление нагрузки для транзистора в схеме с общим эмиттером, если коэффициент усиления по току равен 45, а входное сопротивление составляет 5 Ом (Ku=50).
Вариант 12
1.Оцените (в МэВ) минимальную энергию электрона, локализованного в области с размерами 10 ферми.
2.Оцените относительную населенность зоны проводимости полупроводника при температуре на 50 К выше комнатной, если длина волны излучения п/п лазера 0,85 мкм.
23
3.Определите ширину запрещенной зоны собственного полупроводника, если при увеличении температуры в 1,05 раза, его удельное сопротивление уменьшилось в четыре раза. Начальная температура образца Т = 300 К.
4.Определите высоту потенциального барьера на симметричном p-n перехо-
де на кремниевой базе при комнатной температуре, концентрация донорной примеси 1012 см-3. Концентрация собственных носителей в германии
1,4∙1010.
5.Определите сопротивление нагрузки для транзистора в схеме с общей базой, если коэффициент усиления по току равен 0,95, а входное сопротивление составляет 1 Ом (Ku=30).
Вариант 13
1.Оцените минимальный размер области локализации электрона, энергия которого не превышает 10 эВ.
2.Оцените относительную населенность зоны проводимости полупроводника при температуре на 150 К ниже комнатной, если длина волны излучения п/п лазера 0,9 мкм.
3.Определите ширину запрещенной зоны собственного полупроводника, если при увеличении температуры в 1,25 раза, его удельное сопротивление уменьшилось в три раза. Конечная температура образца Т = 350 К.
4.Определите высоту потенциального барьера на симметричном p-n перехо-
де на кремниевой базе при комнатной температуре, концентрация донорной примеси 1012 см-3. Концентрация собственных носителей в германии
1,4∙1010.
5.Определите сопротивление нагрузки для транзистора в схеме с общим эмиттером, если коэффициент усиления по току равен 45, а входное сопротивление составляет 5 Ом (Ku=50).
Вариант 14
1.Оцените (в эВ) минимальную энергию электрона, локализованного в области с размерами 1 Å.
2.Оцените относительную населенность зоны проводимости полупроводника при температуре на 150 К ниже комнатной, если длина волны излучения п/п лазера 0,9 мкм.
3.Определите ширину запрещенной зоны собственного полупроводника, если при увеличении температуры в 1,25 раза, его удельное сопротивление уменьшилось в три раза. Конечная температура образца Т = 350 К.
4.Определите высоту потенциального барьера на p-n+ переходе на базе арсенида галлия при комнатной температуре, если донорная примесь пре-
вышает акцепторную в 1,2 раза, а концентрация донорной примеси 108 см-3. Концентрация собственных носителей в арсениде галлия 1,8∙106.
5. Определите сопротивление нагрузки для транзистора в схеме с общим коллектором, если коэффициент усиления по току равен 36, а входное сопротивление составляет 10 Ом (Ku=55).
24
Вариант 15
1.Оцените (в МэВ) минимальную энергию электрона, локализованного в области с размерами 10 ферми.
2.Оцените относительную населенность зоны проводимости полупроводника при температуре на 150 К ниже комнатной, если длина волны излучения п/п лазера 0,9 мкм.
3.Определите ширину запрещенной зоны собственного полупроводника, если при уменьшении температуры в 1,15 раза, его удельное сопротивление увеличилось в шесть раз. Начальная температура образца Т = 300 К.
4.Определите высоту потенциального барьера на p+-n переходе на герма-
ниевой базе при комнатной температуре, если акцепторная примесь превышает донорную в 1,5 раза, а концентрация донорной примеси 1015 см-3. Концентрация собственных носителей в германии 2,4∙1013.
5.Определите сопротивление нагрузки для транзистора в схеме с общим коллектором, если коэффициент усиления по току равен 36, а входное сопротивление составляет 10 Ом (Ku=55).
Вариант 16
1.Оцените минимальный размер области локализации электрона, энергия которого не превышает 10 эВ.
2.Оцените относительную населенность зоны проводимости полупроводника при температуре на 150 К ниже комнатной, если длина волны излучения п/п лазера 0,9 мкм.
3.Определите ширину запрещенной зоны собственного полупроводника, если при увеличении температуры в 1,05 раза, его удельное сопротивление уменьшилось в четыре раза. Начальная температура образца Т = 300 К.
4.Определите высоту потенциального барьера на симметричном p-n перехо-
де на кремниевой базе при комнатной температуре, концентрация донорной примеси 1012 см-3. Концентрация собственных носителей в германии
1,4∙1010.
5.Определите сопротивление нагрузки для транзистора в схеме с общим эмиттером, если коэффициент усиления по току равен 45, а входное сопротивление составляет 5 Ом (Ku=50).
Вариант 17
1.Оцените (в эВ) минимальную энергию электрона, локализованного в области с размерами 1 Å.
2.Оцените относительную населенность зоны проводимости полупроводника при температуре на 150 К ниже комнатной, если длина волны излучения п/п лазера 0,9 мкм.
3.Определите ширину запрещенной зоны собственного полупроводника, если при увеличении температуры в 1,25 раза, его удельное сопротивление уменьшилось в три раза. Конечная температура образца Т = 350 К.
4.Определите высоту потенциального барьера на p-n+ переходе на базе арсенида галлия при комнатной температуре, если донорная примесь пре-
25
вышает акцепторную в 1,2 раза, а концентрация донорной примеси 108 см-3. Концентрация собственных носителей в арсениде галлия 1,8∙106.
5.Определите сопротивление нагрузки для транзистора в схеме с общей базой, если коэффициент усиления по току равен 0,95, а входное сопротивление составляет 1 Ом (Ku=30).
Вариант 18
1.Оцените (в МэВ) минимальную энергию электрона, локализованного в области с размерами 10 ферми.
2.Оцените относительную населенность зоны проводимости полупроводника при температуре на 50 К выше комнатной, если длина волны излучения п/п лазера 0,85 мкм.
3.Определите ширину запрещенной зоны собственного полупроводника, если при уменьшении температуры в 1,15 раза, его удельное сопротивление увеличилось в шесть раз. Начальная температура образца Т = 300 К.
4.Определите высоту потенциального барьера на p-n+ переходе на базе ар-
сенида галлия при комнатной температуре, если донорная примесь превышает акцепторную в 1,2 раза, а концентрация донорной примеси 108 см-3. Концентрация собственных носителей в арсениде галлия 1,8∙106.
5.Определите сопротивление нагрузки для транзистора в схеме с общей базой, если коэффициент усиления по току равен 0,95, а входное сопротивление составляет 1 Ом (Ku=30).
Вариант 19
1.Оцените минимальный размер области локализации электрона, энергия которого не превышает 10 эВ.
2.Оцените относительную населенность зоны проводимости полупроводника при комнатной температуре, если длина волны излучения п/п лазера
700 нм.
3.Определите ширину запрещенной зоны собственного полупроводника, если при увеличении температуры в 1,05 раза, его удельное сопротивление уменьшилось в четыре раза. Начальная температура образца Т = 300 К.
4.Определите высоту потенциального барьера на p+-n переходе на герма-
ниевой базе при комнатной температуре, если акцепторная примесь превышает донорную в 1,5 раза, а концентрация донорной примеси 1015 см-3. Концентрация собственных носителей в германии 2,4∙1013.
5.Определите сопротивление нагрузки для транзистора в схеме с общим эмиттером, если коэффициент усиления по току равен 45, а входное сопротивление составляет 5 Ом (Ku=50).
Вариант 20
1.Оцените (в эВ) минимальную энергию электрона, локализованного в области с размерами 1 Å.
26
2.Оцените относительную населенность зоны проводимости полупроводника при температуре на 150 К ниже комнатной, если длина волны излучения п/п лазера 0,9 мкм.
3.Определите ширину запрещенной зоны собственного полупроводника, если при уменьшении температуры в 1,15 раза, его удельное сопротивление увеличилось в шесть раз. Начальная температура образца Т = 300 К.
4.Определите высоту потенциального барьера на симметричном p-n перехо-
де на кремниевой базе при комнатной температуре, концентрация донорной примеси 1012 см-3. Концентрация собственных носителей в германии
1,4∙1010.
5.Определите сопротивление нагрузки для транзистора в схеме с общим коллектором, если коэффициент усиления по току равен 36, а входное сопротивление составляет 10Ом (Ku=55).
Вариант 21
1.Оцените минимальный размер области локализации электрона, энергия которого не превышает 10 эВ.
2.Оцените относительную населенность зоны проводимости полупроводника при комнатной температуре, если длина волны излучения п/п лазера
700 нм.
3.Определите ширину запрещенной зоны собственного полупроводника, если при увеличении температуры в 1,05 раза, его удельное сопротивление уменьшилось в четыре раза. Начальная температура образца Т = 300 К.
4.Определите высоту потенциального барьера на p+-n переходе на герма-
ниевой базе при комнатной температуре, если акцепторная примесь превышает донорную в 1,5 раза, а концентрация донорной примеси 1015 см-3. Концентрация собственных носителей в германии 2,4∙1013.
5.Определите сопротивление нагрузки для транзистора в схеме с общей базой, если коэффициент усиления по току равен 0,95, а входное сопротивление составляет 1 Ом (Ku=30).
Вариант 22
1.Оцените (в эВ) минимальную энергию электрона, локализованного в области с размерами 1 Å.
2.Оцените относительную населенность зоны проводимости полупроводника при температуре на 50 К выше комнатной, если длина волны излучения п/п лазера 0,85 мкм.
3.Определите ширину запрещенной зоны собственного полупроводника, если при увеличении температуры в 1,25 раза, его удельное сопротивление уменьшилось в три раза. Конечная температура образца Т = 350 К.
4.Определите высоту потенциального барьера на симметричном p-n перехо-
де на кремниевой базе при комнатной температуре, концентрация донорной примеси 1012 см-3. Концентрация собственных носителей в германии
1,4∙1010.
27
5.Определите сопротивление нагрузки для транзистора в схеме с общим эмиттером, если коэффициент усиления по току равен 45, а входное сопротивление составляет 5 Ом (Ku=50).
Вариант 23
1.Оцените (в МэВ) минимальную энергию электрона, локализованного в области с размерами 10 ферми.
2.Оцените относительную населенность зоны проводимости полупроводника при температуре на 150 К ниже комнатной, если длина волны излучения п/п лазера 0,9 мкм.
3.Определите ширину запрещенной зоны собственного полупроводника, если при уменьшении температуры в 1,15 раза, его удельное сопротивление увеличилось в шесть раз. Начальная температура образца Т = 300 К.
4.Определите высоту потенциального барьера на p-n+ переходе на базе ар-
сенида галлия при комнатной температуре, если донорная примесь превышает акцепторную в 1,2, а концентрация донорной примеси 108 см-3. Концентрация собственных носителей в арсениде галлия 1,8∙106.
5.Определите сопротивление нагрузки для транзистора в схеме с общим коллектором, если коэффициент усиления по току равен 36, а входное сопротивление составляет 10 Ом (Ku=55).
Вариант 24
6.Оцените (в МэВ) минимальную энергию электрона, локализованного в области с размерами 10 ферми.
7.Оцените относительную населенность зоны проводимости полупроводника при температуре на 50 К выше комнатной, если длина волны излучения п/п лазера 0,85 мкм.
8.Определите ширину запрещенной зоны собственного полупроводника, если при уменьшении температуры в 1,15 раза, его удельное сопротивление увеличилось в шесть раз. Начальная температура образца Т = 300 К.
9.Определите высоту потенциального барьера на p-n+ переходе на базе ар-
сенида галлия при комнатной температуре, если донорная примесь превышает акцепторную в 1,2, а концентрация донорной примеси 108 см-3.
Концентрация собственных носителей в арсениде галлия 1,8∙106. 10.Определите сопротивление нагрузки для транзистора в схеме с общей ба-
зой, если коэффициент усиления по току равен 0,95, а входное сопротивление составляет 1 Ом (Ku=30).
МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОРГАНИЗАЦИИ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ ПРИ СОСТАВЛЕНИИ ОТЧЕТА ПО ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫМ ИССЛЕДОВАНИЯМ
Выполнение экспериментальных исследований формирует у студентов важные компетенции по навыкам проведения стандартных испытаний в об-
28
ласти нанотехнологий, оформления отчета, анализа полученных результатов и формулировке вывода по проделанной работе, что является фундаментом для научно-исследовательской деятельности.
В процессе подготовки к выполнению лабораторной работы студент прежде всего овладевает способами постановки цели и выбора путей ее достижения. Для этого надо переписать из методического пособия по лабораторному практикуму в отчет название лабораторной работы и цель работы и
проанализировать цель работы по плану:
1)понять, какое физическое явление лежит в основе экспериментальных и теоретических методов предстоящего исследования;
2)определить, какие физические величины характеризуют рассматриваемое физическое явление;
3)выделить основные физические закономерности, которые связывают физические величины, характеризующие физические явление;
4)понять, какую физическую величину предстоит измерить в работе или какую закономерность необходимо проверить.
Далее надо переписать в отчет описание модели и постановку задачи.
Оформление описания модели, постановка задачи
Для оформления теоретических основ проводимых исследований в методических указаниях предусмотрен раздел «Описание модели, постановка задачи», в котором в доступной для восприятия форме представлена необходимая для выполнения работы информация. В процессе изучения раздела необходимо:
1)найти и выписать определение искомой технической характеристики или технологического параметра, значение которого станет численным результатом выполнения работы;
2)найти и записать условия проведения стендового испытания;
3)привести в отчете формулировку фундаментальной закономерности, которую предстоит использовать в работе;
4)сделать рисунки, поясняющие формулировки, правила и закономер-
ности;
5)разбить цель работы на иерархическую структуру выполнимых за-
дач.
Проверкой качества восприятия информации послужат ответы на контрольные вопросы, приведенные в конце методических указаний по данной работе.
29
Оформление методики эксперимента
Для подготовки к экспериментальной части исследований предусмотрен раздел «Методика эксперимента», который поможет студенту применить методы математического анализа и моделирования для достижения цели работы. В процессе изучения раздела необходимо:
1)понять и записать в отчет вывод формульного выражения для получения значения параметра, являющегося численным результатом работы (итоговое или расчетное выражение), особо отметив элементы моделирования (пренебрежение некоторыми внешними факторами) и сделав необходимые рисунки;
2)привести в отчете принципиальную схему испытаний с пояснениями, как и с какой точностью будут измерены параметры, входящие в итоговое формульное выражение;
3)записать в отчет таблицу для испытаний и численные значения параметров установки и заданных констант, необходимых для начала эксперимента;
4)разобраться, из каких блоков состоит установка и какова роль каждого из них.
В некоторых лабораторных работах используются модульные учебные комплексы, оснащенные современной цифровой измерительной аппаратурой. Это является инновационным подходом в образовательных технологиях. Такой подход позволяет студенту научиться самостоятельно вырабатывать индивидуальные методы организации и проведения эксперимента.
Оформление результатов измерения
Результаты измерения являются важной частью любого научного исследования, поскольку несут основную информацию о проведенных исследованиях и могут быть использованы при решении огромного круга задач, обретение навыков их грамотного анализа является основой всех компетенций будущего профессионала. Поэтому студент внимательно изучает порядок проведения лабораторной работы и в отчете формирует таблицу результатов эксперимента, рекомендованную пособием по лабораторному практикуму, делает обработку результатов измерения и определяет погрешности измерений.
На основании результатов эксперимента необходимо сделать и записать в отчет вывод по проделанной работе, в котором в соответствии с целью работы указывается:
1)какое явление наблюдалось при проведении эксперимента;
2)какой параметр и каким методом был измерен;
30
3)приводится доверительный интервал для искомого параметра или делается вывод об обоснованности формульного выражения для его оценки;
4)полученный экспериментальный результат сопоставляется с теоретической оценкой или с табличным значением;
5)указывается, ошибки измерения каких величин внесли основной вклад в погрешность измерения искомой физической величины.
Рекомендуем внимательно ознакомиться с образцом оформления отчета о проведении экспериментального исследования.
Образец оформления экспериментального исследования
ИЗУЧЕНИЕ ПЕТЛИ ГИСТЕРЕЗИСА И ИЗМЕРЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ФЕРРОМАГНЕТИКОВ
Цель работы: использовать знания об особенностях структуры ферромагнетиков при построении гистерезиса намагниченности опытного образца во внешнем магнитном поле для измерения его магнитной проницаемости в рамках практикума теоретических и экспериментальных исследований.
АНАЛИЗ ЦЕЛИ РАБОТЫ 1) В основе исследований лежат особенности структуры ферромагнети-
ков.
2)Итоговым результатом станет гистерезис намагниченности опытного образца и значение его магнитной проницаемости.
3)В процессе исследований будет наблюдаться влияние на структуру ферромагнетика внешнего магнитного поля.
ОБОСНОВАНИЕ МОДЕЛИ. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
1) Особенности структуры ферромагнетиков: при перемагничивании ферромагнетиков в переменном поле Н = f(t) процесс изменения магнитной индукции B поля в образце характеризуется симметричной замкнутой кривой, которая, вследствие запаздывания изменения индукции, называется
петлей гистерезиса. Магнитной проницаемостью ферромагнетика называется величина, определяемая как
1 B .0 H
2) При размещении ненамагниченного ферромагнетика (поликристаллического образца) во внешнем магнитном поле, например, в поле со-
леноида с током, происходит его принудительное или «техническое» намаг-