Фізика твердого тіла

1. Зобразити зонні енергетичні схеми для одновалентного метала, діелектрика і чистого напівпровідника. Які енергетичні зони в кристалі дозволені, які зоборонені?

2. Який розподіл частинок по енергіях зображений на Рис.1? Як називаються ці частинки? Яка величина позначена буквою F?

3. Для характеристики яких явищ і для яких речовин використовується розподіл, зображений на Рис.1? Що характеризують суцільна і пунктирна лінії?

4. Що таке „донорний” рівень в напівпровіднику з домішкою? До якої енергетичної зони він ближче розташований? Яка валентність домішки?

5. Що таке „акцепторний” рівень в напівпровіднику з домішкою? До якої енергетичної зони він ближче розташований? Яка валентність домішки?

6. Де розташований рівень Фермі в чистому напівпровіднику? Яку частину енергії активації складає його „енергетична відстань” від зони валентності?

7. Поясніть механізм утворення запірного шару на контакті двох напівпровідників з електронною і дірковою провідністю. Як пояснити односторонню провідність p-n переходу?

8. Визначити контактну різницю потенціалів на контакті Срібла і Платини, якщо робота виходу Срібла А₁=4,74 еВ, Платини – А₂=5,3 еВ, концентрація електронів відповідно n₁=2 × 10²⁷ м^-3 і n₂=5,44 × 10²⁷ м^-3 при температурі 276 К.

9. Визначити термоелектрорушійну силу термопари, яка складається із Срібла і Платини, якщо температури спаїв відповідно рівні t₁=20⁰C, t₂=80⁰C, а концентрація електронів у Сріблі – n₁=2 × 10²⁷ м^-3 , в Платині – n₂=5,44 × 10²⁷ м^-3.

10. Визначити питому провідність напівпровідника при температурі 580 К, якщо енергія активації ΔE=1еВ, а стала провідності σ₀=44160 (Ом × м )^{- 1}.

11.* У скільки разів зменшиться опір чистого Селену при збільшенні температури з 27⁰С до 87⁰С. Енергія активації Селену ΔE=1,5 еВ.

12.* Визначити енергію активації в чистому напівпрвіднику (в еВ), якщо відомо, що приблизно одна пара носіїв заряду припадає на N=10⁹ атомів в Германії при температурі 290⁰ К (густина кристала Германію ρ=5,3 × 10³ кг/м³, атомна маса μ=72 × 10^-3 кг/моль, стала концентрації носіїв заряду n₀=5,3 × 10²⁰ м^-3 ).

13.* При якій мінімальній частоті світла в домішковому напівпровіднику (Германій – Бор) збуджується фотопровідність (електрони під дією світлових квантів переходять з акцепторного рівня в зону провідності). Ширина забороненої зони ΔE=1 еВ. Стала Планка рівна 6,626·10^-34 Дж·с.

14.* Яка максимальна довжина хвилі достатня для збудження фотопровідності в Германії з домішкою Фосфору, якщо енергія активації чистого Германія ΔE=0,785 еВ, а донорний рівень знаходиться вище найвищого рівня в зоні валентності на ΔE₁=0,005 еВ. Стала Планка рівна 6,626·10^-34 Дж·с.

15.* Визначити довжину хвилі, при якій в чистому Германії збуджується фотопровідність (електрони під дією світлових квантів переходять з зони валентності в зону провідності). Енергія активації чистого Германія ΔE=0,785 еВ, стала Планка рівна 6,626·10^-34 Дж·с, швидкість світла рівна 3 × 10⁸ м/с.

16.* Власний напівпровідник (Германієвий) має при деякій температурі питомий опір ρ=0,5 Ом ×м. Визначити концентрацію носіїв струму, якшо рухливість електронів u_n=0,38 м²/(В·с) і дірок u_n=0,18 м²/(В·с).