Утверждаю

Зав.кафедрой физики ______________

Орловский государственный технический университет

Кафедра физики

Предмет: ФОМ

Экзаменационный билет N 13

1. Вычислите суммарную кинетическую энергию электронов проводимости в одном кубическом сантиметре цезия Cs (Е_F = 1,53 эВ,  = 1,87^.10³ кг/м³,  = 133 кг/кмоль) при нуле Кельвина.

2. Вычислите удельное сопротивление собственного кремния при температуре Т = 300 К. Для подвижностей электронов и дырок (_n = b_p) в кремнии принять следующие значения: _n = 1.4510³ см²/(Вс), b = 2.9. Эффективные массы электронов и дырок в кремнии равны соответственно 0.55m_e и 0.595m_e. Ширина запрещенной зоны кремния равна 1.1 эВ.

3. Поясните смысл величин, которые входят в формулу Шокли-Рида

и проанализируйте зависимость  от концентрации акцепторной примеси.

Утверждаю

Зав.кафедрой физики ______________

Орловский государственный технический университет

Кафедра физики

Предмет: ФОМ

Экзаменационный билет N 14

1. На нагревание металлического предмета массой 100 г от 20⁰ С до 50⁰ С затрачено 8300 Дж. Определите, из какого металла изготовлен предмет, если указанный интервал температур выше характеристической температуры данного металла.

2. В кристалле кремния массой 120 г равномерно по объему распределены 25,7 мкг фосфора. Считая, что атомы примеси полностью ионизированы, вычислите удельное сопротивление кристалла. Для подвижностей электронов и дырок (_n = b_p) в кремнии принять следующие значения: _n = 1.4510³ см²/(Вс), b = 2.9. Плотность кремния _Si = 2,3310³ кг/м³, его молярная масса _Si = 2810^–3 кг/моль. Молярная масса фосфора _P = 3110^–3 кг/моль.

3. Найдите с помощью формулы ,где dn(E) – концентрация электронов с энергиями в интервале от E до E+dE (энергия Е отсчитывается от дна зоны проводимости, T=0 К): а) максимальную кинетическую энергию свободных электронов в металле, если их концентрация равна n; б) среднюю кинетическую энергию свободных электронов, если их максимальная кинетическая энергия равна E_F.

Утверждаю

Зав.кафедрой физики ______________

Орловский государственный технический университет

Кафедра физики

Предмет: ФОМ

Экзаменационный билет N 15

1. Пользуясь классической теорией (Дюлонга и Пти), вычислите удельные теплоемкости кристаллов NaCl и СаСl. Молярная масса Na равна 23 кг/кмоль, молярная масса Ca – 40 кг/кмоль, молярная масса Cl – 35,5 кг/кмоль.

2. Вычислите концентрацию дырок и удельное сопротивление кремния, легированного бором (N_a = 10¹⁷ см^–3), при температуре 20 К, если эффективная масса дырок равна 0,59m_e, подвижность дырок _p = 100 см²В^–1с^–1, а энергетический уровень брома в кремнии равен E_v + 0.045 эВ.

3. Воспользовавшись формулой ,где dn(E) – концентрация электронов с энергиями в интервале от E до E+dE (энергия Е отсчитывается от дна зоны проводимости) найдите при T=0 К: а) распределение свободных электронов по скоростям; б) отношение средней скорости свободных электронов к их максимальной скорости.

Утверждаю

Зав.кафедрой физики ______________

Орловский государственный технический университет

Кафедра физики

Предмет: ФОМ

Экзаменационный билет N 16

1. Определите максимальную и среднюю квадратичную скорость свободных электронов кальция при Т = 0 К, считая, что на каждый атом кальция приходится два свободных электрона. Кальций имеет ГЦК решетку, постоянная которой a = 5.58 A.

2. При нагревании кристалла меди массой 25 г от T₁ = 10 К до T₂ = 20 К ему было сообщено количество теплоты, равное 0,80 Дж. Найдите дебаевскую температуру  для меди, если известно, что Т₁, Т₂ << . Молярная масса меди  = 63 кг/кмоль.

3. Получите формулу, связывающую подвижность носителей заряда с их эффективной массой и временем свободного пробега (временем релаксации).