materialovedenie / 6. Задания к коллоквиумам / 2. Полупроводниковые материалы

Полупроводниковые материалы

Вариант № 1

1.Тип проводимости собственного полупроводника определяется соотношением подвижностей электронов и дырок:

1) верно;

2) неверно.

2.Объясните температурную зависимость концентрацию носителей заряда в полупроводнике.

3.Почему для изготовления большинства полупроводниковых приборов требуются монокристаллические материалы и не могут быть использованы поликристаллические образцы?

4.Что служит исходным сырьем для получения монокристаллов кремния?

5.Перечислить признаки, по которым можно отличить полупроводниковый материал от резистивного сплава.

6.Привести области применения полупроводниковых соединений

AIIBVI.

7.Бестигельная зонная плавка кремния применяется для:

1)снижения плотности дислокаций;

2)уменьшения содержания кислорода;

3)уменьшения затрат электроэнергии.

8. При напряженности электрического поля 100 В/м плотность тока через полупроводник 6·104А/м2. Определить концентрацию свободных электронов проводимости в полупроводнике, если их подвижность μn=0,375 м2/(В·с). Дырочной составляющей тока пренебречь.

Полупроводниковые материалы

Вариант № 2

1.Чем определяется электропроводность собственного полупроводника?

2.Может ли проводимость полупроводника уменьшаться при повышении температуры?

3.Растворимость донорных и акцепторных примесей в кремнии велика потому, что:

1)монокристаллы выращивают при высокой температуре;

2)кремний имеет "открытую", неплотно упакованную структуру;

3)кремний обладает повышенной химической активностью.

4.Какие преимущества кремния обусловливают его широкое применение при изготовлении полупроводниковых приборов?

5.Перечислить основные свойства халькогенидов.

6.Охарактеризовать карбид кремния как полупроводниковый материал.

7.Для каких целей перспективно использование полупроводников АIVВVI и твердых растворов на их основе?

8.Определить удельное сопротивление полупроводника n-типа, если концентрация электронов проводимости в нем равна 1022 м-3, а их

подвижность μn=0,5 м2/(В·с).

Полупроводниковые материалы

Вариант № 3

1.Назовите химические элементы, обладающие свойствами полупроводников. Какие из них имеют наибольшее значение для электронной техники?

2.Почему удельное сопротивление полупроводника уменьшается с ростом температуры?

3.Если действие прибора основано на pn-переходе, предельная рабочая температура ограничивается:

1) термостойкостью;

2) окислением;

3) термическими напряжениями;

4) переходом к собственной электропроводности.

4.Какова цель легирования полупроводниковых материалов?

5.Какие полупроводниковые материалы используются в качестве люминофоров?

6.Перечислить основные операции технологического цикла получения кремния полупроводниковой чистоты.

7. Почему большинство полупроводниковых соединений АIIВVI проявляют лишь один тип электропроводности, независимо от характера легирования?

8.Определить собственную удельную проводимость германия при комнатной температуре (концентрация носителей заряда nn=np=2,1·1019 м-3 ; подвижность носителей заряда μn=0,39 м2/(В·с),

μp=0,19 м2/(В·с)).

Полупроводниковые материалы

Вариант № 4

1.Удельное сопротивление полупроводника при повышении температуры падает потому, что:

1) возрастает подвижность носителей;

2) уменьшается ширина запрещенной зоны;

3) растет концентрация носителей.

2.Почему основой для создания электронных компонентов и приборов являются кристаллические неорганические полупроводниковые материалы?

3.Перечислить основные виды полупроводниковых соединений ти-

па AIIIBV.

4.Назовите основные виды люминесценции полупроводников.

5.Перечислить недостатки кремния как полупроводникового материала.

6.В каких полупроводниках можно наблюдать эффект Ганна?

7.Привести примеры твердых растворов полупроводников и назвать области их применения.

8.Вычислить удельное сопротивление германия p-типа с концентра-

цией дырок np=4·1019 м-3 (подвижность носителей заряда μn=0,39

м2/(В·с), μp=0,19 м2/(В·с)).

Полупроводниковые материалы

Вариант № 5

1.Назвать признаки, по которым можно полупроводниковый материал отличить от других типов материалов.

2.Как можно примесный полупроводник преобразовать в собственный?

3.Общий ток в полупроводнике является суммой, разностью или произведением токов электронов и дырок?

4.Что такое донорная примесь? Привести пример доноров по отношению к кремнию.

5.Цель легирования полупроводников:

1)создание pn-переходов;

2)уменьшение ширины запрещенной зоны;

3)регулирование электропроводности.

6.Какие полупроводниковые материалы используются для изготовления инжекционных лазеров и светодиодов?

7.Перечислить основные этапы производства монокристаллического кремния.

8.При температуре 300 К собственное удельное сопротивление антимонида галлия равно10 Ом·м. Определить собственную концен-

трацию носителей заряда, если их подвижность μn=0,4 м2/(В·с),

μp=0,14 м2/(В·с)

Полупроводниковые материалы

Вариант № 6

1.Что такое собственный полупроводник? Может ли примесный полупроводник обладать собственной электропроводностью?

2.От каких факторов зависит время жизни носителей заряда?

3.Почему при вхождении в кристаллическую решетку полупроводника энергия ионизации примесного атома уменьшается в десятки раз?

4.Объясните, почему при одинаковом содержании легирующих примесей поликристаллический кремний обладает гораздо более высоким удельным сопротивлением, чем монокристаллический.

5.Что такое гетеропереход?

6.Какой метод получил наиболее широкое распространение для выращивания крупных монокристаллов полупроводников?

7.Недостатки кремния как полупроводника:

1) непрямозонная структура, исключающая возможность изготовления лазеров, диодов Ганна; 2)низкая технологичность;

3)малая подвижность носителей и недостаточное быстродействие транзисторов;

4)недостаточная механическая прочность и жесткость.

8. К стержню из арсенида галлия длиной 50 мм приложено напряжение 50 В. За какое время электрон пройдет через весь образец, если подвижность электронов μn=0,9 м2/(В·с).

Полупроводниковые материалы

Вариант № 7

1.Что такое полупроводниковый материал?

2.Концентрацию носителей заряда до значений, меньше ni можно снизить:

1) глубокой очисткой полупроводника;

2) облучением;

3) нельзя снизить.

3.Что такое акцепторная примесь?

4.При облучении полупроводника носители генерируют парами электрон-дырка:

1) верно;

2) верно только для собственных полупроводников;

3) неверно.

5.Перечислить основные виды полупроводниковых соединений ти-

па АIIВVI.

6.Каким образом осуществляется синтез и выращивание монокристаллов разлагающихся полупроводниковых соединений?

7.Температура плавления кремния считается оптимальной потому, что:

1)для плавления можно использовать кварцевые тигли;

2)выращивать монокристаллы можно без защитной атмосферы;

3)возможно проведение диффузии с высокой скоростью.

8.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 μn=0,14

м2/(В·с) и μp=0,5 м2/(В·с).