4

Вопросы экзаменационных билетов по курсу «физические основы микроэлектроники» (2002 г.)

1. Строение атомов. Квантовомеханическое описание атома водорода. Главное, орбитальное и магнитное квантовое число.

2. Строение атомов. Квантовомеханическое описание атома водорода. Энергетический спектр и форма атома водорода.

3. Квантовомеханическое описание многоэлектронных атомов. Модель эффективного центрального поля. Особенности строения и энергетического спектра многоэлектронных атомов.

4. Особенности строения и энергетического спектра многоэлектронных атомов. Заполнение электронами атомных оболочек. Правила Клечковского. Правило Хунда.

5. Особенности строения и энергетического спектра многоэлектронных атомов. Химические свойства элементов. Периодический закон Д.И.Менделеева.

6. Электрические поля, создаваемы системой зарядов на больших расстояниях от системы. Разложение по мультиполям.

7. Система зарядов во внешнем слабо неоднородном электростатическом поле. Взаимодействие атомов с внешним электростатическим полем. Эффект Штарка.

8. Энергия электростатического взаимодействия систем заряженных частиц.

9. Модель атома Томаса-Ферми. Электрические поля и распределение электронной плотности многоэлектронных атомов.

10. Понятие магнитного момента. Магнитный момент атома. Магнитное поле атомов.

11. Понятие магнитного момента. Магнитный момент атома. Магнитное поле атомов. Взаимодействие атомов с внешним магнитным полем. Эффект Зеемана.

12. Электромагнитное взаимодействие атомов. Потенциал Фирсова. Силы Ван-дер-Ваальса.

13. Химическая связь. Виды химической связи. Зависимость характера связи от потенциала ионизации, электронного сродства, валентности и электроотрицательности атомов.

14. Строение газов, жидкостей и твердых тел. Кристаллическая решетка. Классификация кристаллических решеток по характеру химической связи.

15. Кристаллическая решетка. Симметрия кристаллов. Решетки Бравэ. Классификация кристаллических решеток по отношению к операциям симметрии.

16. Кристаллическая решетка. Решетки Бравэ. Положение узлов кристаллической решетки. Положение и ориентация плоскостей и направлений в кристалле. Индексы Миллера.

17. Кристаллическая решетка. Дефекты кристаллической решетки. Классификация дефектов.

18. Кристаллическая решетка. Монокристаллы и поликристаллы. Полиморфизм и политипизм.

19. Ближний и дальний порядок. Жидкие кристаллы. Применение жидких кристаллов в радиоэлектронике.

20. Обобществление электронов в кристалле. Образование энергетических зон. Деление твердых тел на проводники, полупроводники и диэлектрики.

21. Обобществление электронов в кристалле. Образование энергетических зон. Влияние дефектов на зонную структуру твердых тел.

22. Квантовомеханическое описание электронов в кристаллах. Приближение сильной и слабой связи. Волновые функции и энергетический спектр почти свободных электронов.

23. Волновые функции и дисперсионное соотношение для электронов, движущихся в периодическом поле кристалла. Зоны Бриллюэна. Понятия дна и вершины энергетической зоны.

24. Волновые функции и энергия электронов, движущихся в периодическом поле кристалла. Эффективная масса электронов.

25. Способы описания состояния макроскопической системы. Термодинамический и статистический метод описания. Правила статистического усреднения.

26. Понятие о фазовом пространстве микрочастиц. Число состояний для микрочастицы.

27. Функции распределения микрочастиц. Классическая и квантовые статистики. Вырожденные и невырожденные коллективы. Условие снятия вырождения.

28. Распределение электронов в металле. Уровень Ферми и энергия Ферми. Связь энергии Ферми с концентрацией электронного газа в металле.

29. Положение уровня Ферми и концентрация свободных носителей в собственных полупроводниках. Зависимость концентрации свободных носителей от температуры.

30. Положение уровня Ферми и концентрация носителей в примесных полупроводниках n-типа. Область низких температур, область истощения примеси, область собственной проводимости.

31. Положение уровня Ферми и концентрация носителей в примесных полупроводниках p-типа. Область низких температур, область истощения примеси, область собственной проводимости.

32. Положение уровня Ферми и концентрация свободных носителей в собственных и примесных полупроводниках. Закон действующих масс.

33. Нормальные колебания решетки. Спектр нормальных колебаний. Температура Дебая.

34. Фононы. Зависимость концентрации фононного газа от температуры.

35. Теплоемкость твердых тел. Решеточная теплоемкость. Закон Дебая. Закон Дюлонга и Пти.

36. Теплоемкость твердых тел. Электронная теплоемкость.

37. Теплопроводность твердых тел. Решеточная теплопроводимость в области высоких температур. Зависимость теплопровод­ности решетки от жесткости связи и массы частиц, образующих решетку.

38. Теплопроводность твердых тел. Теплопроводность решетки при температурах ниже дебаевской.

39. Теплопроводность твердых тел. Электронная теплопроводность в области высоких, низких и очень низких температур.

40. Теплопроводность твердых тел. Теплопроводность полупроводников.

41. Дрейф электронов под действием внешнего поля. Подвижность носителей заряда. Связь подвижности с временем релаксации и длиной свободного пробега.

42. Удельная электропроводность проводников. Связь электропроводности с подвижностью носителей заряда. Электропроводность невырожденного и вырожденного газов.

43. Удельная электропроводность проводников. Электропроводность невырожденного и вырожденного газов. Закон Видемана-Франца-Лоренца.

44. Удельная электропроводность проводников. Связь электропроводности с подвижностью носителей заряда. Зависимость подвижности носителей заряда от температуры.

45. Электропроводность чистых металлов и сплавов. Закон Нордгейма. Правило Матиссена об аддитивности удельного сопротивления.

46. Собственная и примесная проводимость полупроводников. Закон действующих масс. Зависимость примесной проводимости от температуры.

47. Эффекты сильного поля (разогрев электронного газа; эффект дрейфового насыщения; термоэлектронная ионизация; ударная ионизация; электростатическая ионизация).

48. Эффект Ганна. Отрицательная дифференциальная проводимость. Физические принципы работы диодов Ганна.

49. Явление сверхпроводимости и его теоретическое объяснение. Щелевой характер энергетического спектра электронов проводимости в сверхпроводнике.

50. Поведение сверхпроводников во внешних электрическом и магнитном поле. Критические параметры сверхпроводников.

51. Явление сверхпроводимости и его теоретическое объяснение. Сверхпроводники I-го и II-го рода.

52. Эффекты Джозефсона в сверхпроводниках и их теоретическое описание. Практическое использование эффектов Джозефсона.

53. Гальваномагнитные явления. Эффект Холла. Связь постоянной Холла с концентрацией и знаком носителей заряда.

54. Гальваномагнитные явления. Эффекты Эттингсгаузена и Нернста. Изменение электро­проводности проводников в магнитном поле.

55. Работа выхода. Влияние на работу выхода адсорбционных слоев. Термоэлектронная эмиссия.

56. Контакт двух металлов. Контактная разность потенциалов. Внешняя и внутренняя контактная разность потенциалов. Толщина двойного электрического слоя, возникающего в месте контакта двух металлов.

57. Контакт металла с полупроводником. Влияние контактного поля на энергетические уровни полупроводника. Выпрямляющие свойства контакта металла с полупроводником. Диоды Шоттки.

58. Р-n-переход. Методы получения р-n-переходов. Вольт-амперная характеристика р-n-перехода.

59. Р-n-переход. Выпрямляющие свойства р-n-перехода. Потеря выпрямляющих свойств р-n-перехода при высоких температурах.

60. Р-n-переход. Выпрямляющие свойства р-n-перехода. Пробой р-n-перехода.

61. Физические основы работы выпрямляющих диодов. Импульсные и высокочастотные диоды.

62. Физические основы работы стабилитронов.

63. Туннельный эффект. Туннельные диоды.

64. Физические основы работы биполярных транзисторов.

65. Физические основы работы полевых транзисторов.

66. Эффект Зеебека. Объемная и контактная составляющая термо-ЭДС. Термо-ЭДС полупроводников.

67. Термоэлектрические явления. Эффекты Пельтье и Томсона. Практическое использование термоэлектрических явлений.

68. Индуцированное излучение. Принципы работы квантового усилителя и квантового генератора. Полупроводниковые лазеры.