Контрольная работа по "Физике"
Автор: dar777 • Февраль 22, 2019 • Контрольная работа • 675 Слов (3 Страниц) • 355 Просмотры
Физика твердого тела/атомов/молекул/нано
номера задач
1.4
1.22
2.3
2.8
2.12
2.17
2.22
2.26
3.1В12
3.2В12
[pic 1]
[pic 2]
Дано
T1=50°C=323К
T2=100°C=373К
T=300К
ρGe=0,5Ом*м
ρSi=1000Ом*м
[pic 3]
[pic 4]
EgGe=0,66эВ при температуре Т=300К
EgSi=1,12эВ при температуре Т=300К
k=1,38*10^-23 Дж/К
qe=1,602*10^-19 Кл
Найти
[pic 5]
[pic 6]
[pic 7]
[pic 8]
ρT1Ge
ρT2Ge
ρT1Si
ρT2Si
Решение
Найдём тепловые потенциалы германия и кремния при температурах Т, Т1 и Т2
[pic 9]
[pic 10]
[pic 11]
Концентрация собственных носителей тока определяется выражением
[pic 12]
Так как эффективные плотности состояний NC и NV не зависят от температуры (величина [pic 13]), то концентрация собственных носителей тока будет равна
[pic 14]
Тогда для германия отношение концентраций основных носителей (электронов) при температуре Т1 и комнатной температуре Т будет равно
[pic 15]
Определим для германия отношение концентраций основных носителей (электронов) при температуре Т2 и комнатной температуре Т
[pic 16]
Аналогично посчитаем и для кремния
[pic 17]
[pic 18]
Удельное сопротивление можно выразить через подвижность электронов
[pic 19]
По условию задачи подвижностью электронов можно пренебречь
[pic 20]
Найдём удельное сопротивление германия при температуре T1
ρT1Ge=0,5/2,6=0,19Ом*м
Найдём удельное сопротивление германия при температуре T2
ρT2Ge=0,5/16=0,032Ом*м
Аналогично посчитаем и для кремния
ρT1Si=1000/4,7=212Ом*м
ρT2Si=1000/77,4=12,9Ом*м
[pic 21]
Дано
T1=300К
ρSi=0,05Ом*м
T2=500К
b=2,84*10^-4Эв/К
[pic 22]
Ni=7,0*10^15 м^-3
k=1,38*10^-23 Дж/К
qe=1,602*10^-19 Кл
Найти
p/n
Решение
По заданным значениям ρи μn находим концентрацию основных
носителей заряда при температуре T1:
[pic 23]
Концентрацию неосновных носителей заряда(дырок) определяем из соотношения «действующих масс»:
[pic 24]
При температуре T2
[pic 25]
Собственная концентрация носителей заряда при температуре T2
[pic 26]
Отсюда находим концентрацию неосновных носителей заряда
[pic 27]
Таким образом, на участке истощения доноров при повыше температуры от 300 до 500 К концентрация дырок в кремнии n-типа возрастает в
[pic 28]
[pic 29]
Дано
σp=0,008 Ом^-1*см^-1
σn=8 Ом^-1*см^-1
[pic 30]
[pic 31]
T=300К
а)U1=+-0,3В
б)U2=-3В
ε0=8,849*10^-12 Ф/м
ε=12
ni=1,6*10^10 см^-3
k=1,38*10^-23 Дж/К
qe=1,602*10^-19 Кл
Найти
φк
dn
dp
d
Em
а)φ1
б)φ2
Решение
Определим сначала сначала концентрации основных носителей тока в n- и p- областях, воспользовавшись выражениями для электронной и дырочной проводимостей
σn=qe*nn*μn
σp=qe*pp*μp
Отсюда получим
nn=σn/qe*μn=8/1,602*10^-19*500=10^17 см^-3
pp=σp/qe*μp=0,008/1,602*10^-19*500=10^14 см^-3
Высота потенциального барьера при отсутствии внешнего напряжения φк определяется по формуле
φк=к*Т/qe*lnnn*pp/ni^2=0,026*ln10^17*10^14/(1,6*10^10)^2=0,72В
Ширину p-n перехода можно определить, воспользовавшись формулой
d=корень2*ε*ε0/qe*φk*(1/NД+1/NA)=корень2*12*8,849*10^-12/1,602*10^-19*0,72*1,5*10^17/10^31=0,169 мкм
Найдём отношение концентраций неосновных носителей заряда в этом температурном диапазоне
dn/dp=NA/NД=pp/nn=10^14/10^17=0,001
Воспользуемся равенством, найдём dp
d=dn+dp
dp=d/1+dn/dp=0,169/1+0,001=0,168 мкм
Находим dn
dn=d-dp=0,169-0,168=0,011 мкм
Максимальная напряжённость электрического поля определяется по формуле
Em=2*φk/d=2*0,72/0,011=130909 В/см
...