Sb97812

Сегодня система Интернет увеличивает информационное обеспечение учебного процесса. Интернет – источник научных статей, обзоров, дискуссионных материалов и т. д. Однако с этой информацией следует обращаться осторожно. Следует помнить, что она может быть неточной и недостоверной.

3. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ПО ДИСЦИПЛИНЕ

Дисциплина «Физика конденсированного состояния» участвует в формировании компетенций:

–(ОПК-2) способность выявлять естественнонаучную сущность проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности, привлекать для их решения соответствующий физико-математический аппарат;

–(ПК-1) способность строить простейшие физические и математические модели приборов, схем, устройств и установок электроники и наноэлектроники различного функционального назначения, а также использовать стандартные программные средства их компьютерного моделирования;

–(ПК-2) способность аргументированно выбирать и реализовывать на практике эффективную методику экспериментального исследования параметров и характеристик приборов, схем, устройств и установок электроники

инаноэлектроники различного функционального назначения.

Степень сформированности компетенций обучающихся оценивается в соответствии с Положением о контроле степени сформированности компетенций в СПбГЭТУ «ЛЭТИ» (Приказ № 2283 от 06.06.2017). График текущего контроля успеваемости представлен в табл. 3.1.

По дисциплине «Физика конденсированного состояния» предусмотрена текущая аттестация в форме докладов по материалам курса с их последующим обсуждением в аудитории. По материалам доклада представляется реферат. Также предусмотрена промежуточная аттестация в форме экзамена.

3.1. Методика текущего контроля на практических занятиях

Методика текущего контроля на лекционных занятиях. Текущий контроль включает в себя контроль посещаемости (не менее 80 % занятий), по результатам которого студент получает допуск на экзамен.

Методика текущего контроля на практических занятиях. В процес-

се обучения по дисциплине «Физика конденсированного состояния» студент обязан выполнить доклад по материалам курса с последующим обсуждением в аудитории. По материалам доклада представляется реферат. После каждых трех докладов предусматривается проведение коллоквиума, на котором проходит защита рефератов и контрольный опрос по теме докладов.

Оформление реферата студентами осуществляется в соответствии с принятыми в СПбГЭТУ «ЛЭТИ» правилами оформления студенческих работ. При обсуждении ответа преподаватель может задавать уточняющие вопросы. В случае если студент демонстрирует достаточное знание предмета, работа считается защищенной.

3.2.Оценочные средства текущего контроля (вопросы к коллоквиумам)

1.Решетки Бравэ. Индексы Миллера.

2.Спектры колебаний в кристаллической решетке. Тепловые свойства кристаллов.

3.Энергетические состояния электронов в твердых телах.

4.Статистика носителей заряда в собственных и примесных полупроводниках.

12

5.Поведение неравновесных носителей заряда. Уравнение непрерывности.

6.Кинетические явления в твердых телах.

7.Контактные явления в твердых телах, построение энергетических диаграмм.

8.Уравнение термоэлектронной эмиссии. Распределение термоэлектронов по скоростям. Эффект Шоттки.

3.2. Оценочные средства промежуточной аттестации (экзаменационные вопросы)

1.Кристаллические и аморфные вещества. Основные типы кристаллических решеток.

2.Типы связей в кристаллах.

3.Жидкие кристаллы. Основные типы жидкокристаллических структур.

4.Дефекты кристаллических структур (примеси внедрения и замещения, вакансии и атомы в междоузлиях, фононы, экситоны, дислокации).

5.Теория теплоемкости Дебая.

6.Причина расширения кристаллической решетки при нагревании.

7.Диэлектрические свойства кристаллов.

8.Диамагнетизм и парамагнетизм.

9.Ферромагнетизм, антиферромагнетизм. Ферриты.

10.Появление энергетических зон с точки зрения приближения сильной

ислабой связи.

11.Зоны Бриллюэна.

12.Эффективная масса электрона. Дырки.

13.Металлы, диэлектрики и полупроводники с точки зрения энергетической диаграммы. Особенности образования и заполнения энергетических зон у веществ IV группы таблицы Менделеева.

14.Энергетические диаграммы собственных, донорных и акцепторных полупроводников.

15.Графики распределения по энергиям плотности квантовых состояний

иконцентрации носителей в зоне проводимости и валентной зоне для собственного, донорного и акцепторного полупроводников.

16.Вырожденные и невырожденные полупроводники. Критерии вырождения.

13

17.Положение уровня Ферми на энергетических диаграммах собственного, донорного и акцепторного полупроводников и его зависимость от температуры вещества и концентрации примесей.

18.Равновесные и неравновесные носители. Квазиуровни Ферми.

19.Основные типы рекомбинации носителей в полупроводниках (излучательная, безызлучательная, ударная, межзонная, через локальные центры, поверхностная).

20.Ток через полупроводник при наличии внешнего электрического поля и градиента концентрации носителей.

21.Уравнения непрерывности и диффузионные уравнения для электронов и дырок в полупроводнике.

22.Сверхпроводимость. Основы теории сверхпроводимости. Сверхпроводники 1-го и 2-го рода. Высокотемпературная сверхпроводимость.

23.Эффект Холла.

24.Зависимость проводимости примесного полупроводника от температуры при различной концентрации примеси.

25.Сильные поля. «Горячие» электроны. Причины увеличения концентрации носителей в сильных электрических полях.

26.Эффект Ганна.

27.Работа выхода.

28.Энергетические диаграммы контакта двух металлов с разными работами выхода. Внешняя и внутренняя контактные разности потенциалов.

29.Энергетические диаграммы контакта металл–полупроводник. Барьер Шоттки.

30.Энергетические диаграммы p–n-перехода в состоянии равновесия, а также при включении в прямом и обратном направлениях. ВАХ.

31.Инверсия в полупроводниках.

32.Фотопроводимость. Спектральная характеристика фотопроводимости.

33.Люминесценция. Основные закономерности люминесценции.

34.Автоэлектронная эмиссия.

35.Термоэлектронная эмиссия металла. Прямая Ричардсона.

36.Эффект Шоттки.

37.Поверхностная ионизация.

38.Физические процессы, приводящие к появлению шумов в электровакуумных приборах.

14

39.Термоионная эмиссия.

40.Основные закономерности фотоэлектронной эмиссии и их квантовомеханическое объяснение.

41.Основные закономерности вторичной электронной эмиссии.

42.Особенности вторичной электронной эмиссии диэлектриков.

43.Кинетическое и потенциальное выбивание электронов из тела потоком положительных ионов.

3.4. Оценочные средства проверки остаточных знаний

Оценочные средства предназначены для проверки сформированности компетенций после окончания периода обучения по дисциплине «Физика конденсированного состояния» и представляют собой тесты с вариантами ответов.

Правильные ответы на 9–10 вопросов соответствуют оценке «отлично», 7–8 – «хорошо», 5–6 – «удовлетворительно».

Вопросы для проверки степени сформированности компетенции «способность выявлять естественнонаучную сущность проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности, привлекать для их решения соответствующий физико-математический аппарат (ОПК-2)» (табл. 3.2).

Вопросы для проверки степени сформированности компетенции «способность строить простейшие физические и математические модели приборов, схем, устройств и установок электроники и наноэлектроники различного функционального назначения, а также использовать стандартные программные средства их компьютерного моделирования (ПК-1)» (табл. 3.3).

Таблица 3.3

Вопросы для проверки степени сформированности компетенции «способность аргументированно выбирать и реализовывать на практике эффективную методику экспериментального исследования параметров и характеристик приборов, схем, устройств и установок электроники и наноэлектроники различного функционального назначения (ПК-2)» (табл. 3.4).

Степень сформированности компетенций обучающихся оценивается в соответствии с Положением о контроле степени сформированности компетенций в СПбГЭТУ «ЛЭТИ» (Приказ № 2283 от 06.06.2017).

3.5. Оценка знаний студентов по теоретической и практической подготовке

Оценка осуществляется по пятибалльной системе как в течение семестра, так и в период сессии. Оцениваются знание теоретического материала, доклад по теме реферата, содержание реферата (полнота раскрытия темы), контрольные работы (для студентов заочной формы обучения).

Оценка формируется по следующей шкале:

5 баллов – ответы на вопросы точные и полные; 4 балла – ответы на вопросы правильные, но неполные;

3 балла – ответы на вопросы неточные и неполные; 2 балла – ответ хотя бы на один вопрос неправильный.

18

Студенты заочной формы обучения должны в течение семестра подготовить две контрольные работы. Одна из них в виде реферата, другая должна содержать подробные письменные ответы на вопросы по одному из приведенных ниже вариантов. Студент должен быть готов дать устные пояснения по существу своих ответов.

Вопросы контрольной работы

1.Каковы причины появления сил отталкивания между атомами в кристаллической решетке?

2.Расскажите о причинах возникновения сил Ван-дер-Ваальса и о свойствах веществ с этим типом связи.

3.Расскажите об ионной связи в кристалле (на примере молекулы хлористого натрия). Что такое энергия диссоциации? Какими свойствами обладают ионные кристаллы?

4.Покажите возникновение ковалентной связи на примере двухатомной молекулы. Какими свойствами обладают вещества с ковалентной связью? Какова структура четырехвалентного ковалентного кристалла?

5.Расскажите о прямом и обратном пьезоэффекте и об электрострикции. Расскажите о свойствах сегнетоэлектриков и антисегнетоэлектриков.

6.Расскажите о трех стадиях процесса намагничивания ферромагнетика. Что такое парапроцесс?

7.Нарисуйте и поясните график зависимости энергии электрона от волнового числа (для свободного электрона и для электрона в кристалле). Что называется зоной Бриллюэна? Каков физический смысл границ зон Бриллюэна?

8.Как меняется эффективная масса в пределах энергетической зоны и как можно объяснить это изменение? Что означает физически отрицательная эффективная масса?

9.Как делятся вещества по характеру заполнения электронами энергетических зон? Как это влияет на величину проводимости?

10.Поясните физические процессы в полупроводнике при введении донорной примеси. Поясните физические процессы в полупроводнике при введении акцепторной примеси.

11.Напишите условие электронейтральности для полупроводника и покажите положение уровня Ферми на энергетических диаграммах.

19

12. Поясните процесс рекомбинации через ловушки. Нарисуйте и объясните график зависимости среднего времени жизни электронно-дырочных пар от положения уровня Ферми на энергетической диаграмме полупроводника и от температуры.

13.Что такое диэлектрическая релаксация? Каков ее механизм?

14.Расскажите о возможностях использования явления сверхпроводимости, технических трудностях, высокотемпературной сверхпроводимости.

15.В чем заключается эффект Холла? Поясните причину возникновения ЭДС Холла и выведите формулу ЭДС.

16.Чем ограничивается применимость закона Ома с ростом напряженности электрического поля? Какие поля называются сильными? В чем смысл понятия «горячие электроны»?

17.Поясните причины возникновения отрицательной дифференциальной проводимости с помощью энергетической диаграммы арсенида галлия. Нарисуйте и поясните ВАХ.

Таблица 3.5

20. Нарисуйте прямую Шоттки и поясните причины отклонения от этой прямой в слабых и сильных эле к- трических полях.

Темы контрольной работы определяются последней цифрой номера зачетной книжки (табл. 3.5).

20