Полупроводниковые материалы

1. Определить вероятность заполнения электронами энергетического уровня, расположенного на 10 кТ выше уровня Ферми. Как изменится вероятность заполнения этого уровня, если температуру увеличить в два раза?

2. Вычислить собственную концентрацию носителей заряда в кремнии при Т= 300 К, если ширина его запрещенной зоны E_g= 1.12 эВ, а эффективные массы плотности состояний m_C= 1.05 m₀, m_V= 0.56 m₀ (m₀ – масса свободного электрона).

3. Концентрация электронов проводимости в полупроводнике равна 10¹⁸ м^-3. Определить концентрацию дырок в этом полупроводнике, если известно, что собственная концентрация носителей заряда при этой же температуре равна 10¹⁶ м^-3.

4. Найти полную концентрацию ионизированных примесей N_И в полупроводнике n- типа, если концентрация компенсирующих акцепторов N_А, а концентрация основных носителей заряда n.

5. Вычислить собственную концентрацию носителей заряда в арсениде галлия при температуре 300 К, если эффективные массы плотности состояний m_C= 0.067 m₀, m_V= 0.48 m₀, а температурное изменение ширины запрещенной зоны подчиняется выражению E_g= 1.522- 5.810^-4Т²/(Т+300).

6. Определить удельное сопротивление полупроводника n- типа, если концентрация электронов проводимости в нем равна 10²² м^-3, а их подвижность _n= 0.5 м²/(Вс).

7. Вычислить отношение полного тока через полупроводник к току, обусловленному дырочной составляющей: а) в собственном германии; б) в германии р-типа с удельным сопротивлением 0.05 Омм. Принять собственную концентрацию носителей заряда при комнатной температуре n_i= 2.110¹⁹ м^-3, подвижность электронов _n= 0.39 м²/(Вс), подвижность дырок _р= 0.19 м²/(Вс).

8. К стержню из арсенида галлия длиной 50 мм приложено напряжение 50 В. За какое время электрон пройдет через весь образец, если подвижность электронов _n= 0.9 м²/(Вс).

9. Эпитаксиальный слой арсенида галлия, легированный серой, имеет при комнатной температуре удельное сопротивление 510^-3 Омм. Определить концентрацию доноров в слое, если подвижность электронов 0.8 м²/(Вс).

10. Через пластину кремния с удельным сопротивлением 0.01 Омм проходит электрический ток плотностью 10 мА/мм². Найти средние скорости дрейфа электронов и дырок, если их подвижности 0.14 и 0.05 м²/(Вс) соответственно.

11. По истечении времени t₁= 10^-4 с после прекращения генерации электронно-дырочных пар, равномерной по объему полупроводника, избыточная концентрация носителей заряда оказалась в 10 раз больше, чем в момент t₂= 10^-3 с. Определить время жизни неравновесных носителей заряда, считая его постоянным, не зависимым от интенсивности возбуждения.

12. Вычислить диффузионную длину дырок в германии n- типа, если время жизни неосновных носителей заряда _р= 10^-4 с, а коэффициент диффузии D_p= 4.810^-3 м²/с.

13. Вычислите энергию фотонов для красного излучения (= 700 нм). Укажите, какие полупроводники прозрачны для этого излучения, а какие поглощают его.

14. Прямоугольный образец полупроводника n- типа с размерами а= 500 мм, b= 5 мм и h=1мм помещен в магнитное поле с индукцией В= 0.5 Тл. Вектор магнитной индукции перпендикулярен плоскости образца. Под действием напряжения U= 0.42 В, приложенного вдоль образца, по нему протекает ток I = 20 мА. Измерения показывают ЭДС Холла U_H= 6.25 мВ. Найти удельную проводимость, подвижность и концентрацию носителей заряда для этого полупроводника, полагая, что электропроводность обусловлена носителями только одного знака.

15. Определить подвижность и концентрацию электронов в кремнии n- типа, удельное сопротивление которого = 1.810^-2 Омм, а коэффициент Холла R_H= 2.110^-3 м³/Кл.