Контрольная работа по "Цифровому устройству"

Вопросы контрольной работы

3.        Что изучает зонная теория? Дайте понятие энергетических зон. Что понимают под валентной зоной, зоной проводимости и запрещенной зоной? Опишите образование энергетических зон меди и объясните на их основе хорошую электрическую проводимость меди.

Ответ:

Зонная теория — квантовая теория, объясняющая свойства твердых тел, обусловленные электронами (электропроводность, теплопроводность металлов, оптические свойства и другие). Электроны твердого тела не могут иметь любую энергию.

Энергетическая зона — это совокупность большого количества очень близких по энергии дискретных энергетических уровней.

Энергетические уровни, на которых содержатся валентные электроны, образуют валентную зону. Свободные энергетические уровни, расположенные энергетически выше валентной зоны (а в некоторых случаях и в ее пределах), формируют зону проводимости. В зависимости от природы атомов и типа кристаллической решетки валентная зона и зона проводимости могут перекрывать или не перекрывать друг друга. В последнем случае между ними возникает разрыв — зона запрета.

9.        Как меняется электрическая проводимость в проводниковых материалах с увеличением частоты электрического тока?

Ответ:

С ростом частоты тока начинает проявляться поверхностный эффект. На высоких частотах плотность тока максимальна на поверхности проводника и убывает по мере проникновения вглубь проводника. Этот эффект объясняется действием магнитного поля, создаваемого током, протекающим по проводнику, т.е. магнитный поток, сцепленный с проводом, пропорционален току: Ф= Li, где L– индуктивность проводника.

16.        Что понимают под электрической прочностью диэлектриков? Назовите и охарактеризуйте виды электрического пробоя.

Ответ:

Электрическая прочность диэлектрика определяет свойство данного диэлектрика выдерживать приложенное к нему электрическое напряжение. Так, под электрической прочностью диэлектрика понимают среднее значение напряженности электрического поля Епр, при которой в диэлектрике наступает электрический пробой.

Виды пробоев:

• Лавинный пробой вызывается ударной ионизацией нейтральных атомов кристаллической решётки полупроводника в обеднённом слое под действием сильного электрического поля.
• Туннельный пробой представляет собой переход электронов сквозь потенциальный (энергетический) барьер между переходом - без изменения энергии. Такой переход называют туннельным эффектом.
• Поверхностный пробой объясняется резким увеличением тока утечки на поверхности Р-N перехода.
• Тепловой пробой обусловлен выделяющейся мощностью из-за протекания обратного тока под действием обратного напряжения.

.

23.        Что понимают под процессом рекомбинации зарядов? Как используется коэффициент рекомбинации в анализе процессов, происходящих в ПП?

Ответ:

Рекомбинация — исчезновение пары свободных носителей противоположного заряда в среде с выделением энергии.

В полупроводниках возможны следующие варианты рекомбинации:

• межзонная — непосредственный переход электронов в валентную зону, существенна в собственных полупроводниках и полупроводниках с узкой запрещённой зоной с минимальным количеством дефектов;
• через промежуточные уровни в запрещённой зоне, существенна в примесных полупроводниках.

В образцах с большим значением поверхности на единицу объёма значительно возрастает роль рекомбинации на поверхностных состояниях (поверхностной рекомбинации).

При рекомбинации носителей выделяется энергия, которая передаётся частицам (в том числе квази-). В зависимости от типа частиц-«приёмников» выделяются:

• излучательная рекомбинация — энергия уносится фотонами;
• безызлучательная рекомбинация — энергия передается фононам решетки или другим частицам.

30.        Когда образуются выпрямляющий и невыпрямляющий (омический) контакты в ПП? Как они используются в электронной промышленности?