фхтс гвелесиани

Контрольные вопросы и задачи

1.В чем отличие электропроводности полупроводников от электропроводности металлов?

2.Понятия о собственной, смешанной, электронной и дырочных проводимостях.

3.Понятия о дрейфе носителей заряда в электрическом поле, дрейфовой скорости и дрейфовой подвижности носителей заряда. Связь между дрейфовой скоростью и дрейфовой подвижностью.

4.Связь между дрейфовой и холловской подвижностями.

5.Понятие о времени релаксации процесса рассеяния носителей заряда. Связь между дрейфовой подвижностью и временем релаксации.

6.Понятие о собственных, основных и неосновных носителях заряда, связь между ними.

7.Что понимается под рассеянием носителей заряда, упругим и неупругим рассеянием?

8.Перечислите несколько разных механизмов рассеяния и выделите из них два основных механизма.

9.Опишите подробно механизмы рассеяния носителей заряда на ионах примеси и на фононах.

10.Понятие об акустических, оптических и полярных оптических колебаниях атомов полупроводников.

11.От каких параметров полупроводников зависят время релаксации рассеяния и соответственно дрейфовая подвижность электронов и дырок в условиях рассеяния на ионах примеси?

12.Объясните, почему подвижность электронов и дырок германия при рассеянии на фононах больше, чем у кремния.

13.Чем объясняется самая высокая подвижность электронов антимонида индия в ряду соединений АIIIBV?

61

http://www.mitht.ru/e-library

14.От каких параметров полупроводников зависит подвижность носителей заряда при рассеянии на акустических фононах и на оптических фононах?

15.Почему подвижность соединений АIIBVI, меньше, чем у соединений АIIIВV?

16.Как время релаксации и подвижность зависят от температуры при рассеянии на ионах примеси, акустических

иоптических фононах?

17.Почему время релаксации и подвижность, при рассеянии на ионах примеси увеличиваются с ростом температуры, а при рассеянии на фононах уменьшаются?

18.Понятие о смешанном рассеянии носителей заряда

исуммарной подвижности.

19.Представьте в виде графика температурную зависимость суммарной подвижности носителей заряда и проанализируйте ее.

20.Объясните с помощью формул и графика ход температурной зависимости электропроводности невырожденного полупроводника n-типа, последовательно, в трех температурных областях.

21.В чем заключается особенность процесса рассеяния носителей заряда в вырожденных полупроводниках?

22.Постройте график температурной зависимости электропроводности вырожденных полупроводников и проанализируйте его.

23.Рассчитайте тепловую и дрейфовую скорость

электронов в арсениде галлия, с содержанием примеси теллура в количестве 1021 м--3 при 300 К. Плотность тока через

полупроводнике n-типа. Дано: = 80В/м, j = 8∙103 А/м2, un =

0,046 м2/В∙с.

25. К образцу кремния приложено напряжение 20 В. Подвижность электронов равна 1400 см2/В∙с. Среднее время

62

http://www.mitht.ru/e-library

дрейфа электронов через образец 10-4 с. Определите длину образца кремния.

26. Концентрация электронов в кремнии равна 1017 см- 3, концентрация дырок 4.1015 см-3. Используя табличные данные по кремнию, рассчитать величину собственной электропроводности.

27.При 150 К электропроводность германия n-типа равна 8,3 Ом-1см-1. Температура истощения примеси Тs = 40 К. Чему равна электропроводность германия при 250 К?

28.Определить электропроводность кремния n-типа при 300 К. Известно, что уровень Ферми расположен ниже

уровня Ес на 4kТ, mn = 0,2 mo, время релаксации рассеяния τс =

10-12 с.

29. Арсенид галлия содержит примеси теллура в количестве 1017 см-3 и кремний в количестве 1018 см-3, причем

40% атомов кремния замещают атомы галлия и 60% атомы мышьяка. При 300 К, ni = 1017 cм-3, un = 0,95 м2/В∙с, up = 0,045 м2/В∙с. Определить тип и величину электропроводности

арсенида галлия при 300 К.

30. Во сколько раз отличается дрейфовая подвижность полупроводника, который в одном случае легирован однозарядной примесью в количестве 2∙1016 см-3, а в другом случае двухзарядной примесью в количестве 1016 см-3? Известно, что время релаксации рассеяния носителей заряда на ионах, меньше времени релаксации рассеяния на фононах.

63

http://www.mitht.ru/e-library

Физические константы

Заряд электрона Масса покоя электрона Боровский радиус Постоянная Планка Постоянная Больцмана Тепловая энергия ( ):

– при комнатной температуре 300 К

– при температуре жидкого азота 77 К

– при температуре жидкого гелия 4,2 К Энергия в Дж, соответствующая 1 эВ:

1 эВ =

64

http://www.mitht.ru/e-library

Некоторые параметры важнейших полупроводниковых материалов

65

http://www.mitht.ru/e-library

Рекомендуемая литература

1.Шалимова К.В. Физика полупроводников. Учебник для ВУЗов, 4-е издание, СПб.: издательство Лань, 2010, 400 с.

2.Фистуль В.И. Введение в физику полупроводников. Учебное пособие для ВУЗов, 2-е издание. М.: Высш. шк., 1984, 352 с.

3.Епифанов Г.И. Физика твердого тела. Учебник для ВУЗов, 4-е издание, СПб.: издательство Лань, 2011, 288 с.

66

http://www.mitht.ru/e-library

Издание учебное

Гвелесиани Александр Александрович

Физика и химия твердофазных (полупроводниковых) систем. Часть 1.

Учебное пособие

Подписано в печать Формат 80х60/16 Бумага писчая.

Отпечатано на ризографе. Уч. изд. листов Тираж 100 экз.

Заказ №

Московский государственный университет тонких химических технологий им. М.В. Ломоносова

Издательско-полиграфический центр. 119571, Москва, пр. Вернадского, 86

67

http://www.mitht.ru/e-library