Задачи для контрольной работы

Задача № 1. Образец полупроводника находится в состоянии термодинамического равновесия при Т=300К и характеризуется следующими параметрами: удельным сопротивлением , подвижностью электронов и дырок ; собственной концентрацией носителей тока , концентрацией электронов n и дырок р, эффективными плотностями уровней электронов в зоне проводимости и дырок в валентной зоне , энергией донорных и акцепторных примесных уровней. Используя справочные данные (см. ПРИЛОЖЕНИЯ 1 и 2) и численные значения параметров полупроводника для своего варианта, приведенные в таблице №1, рассчитать параметры полупроводника, отмеченные в таблице №1 знаком «?». Для всех вариантов дополнительно

а) рассчитать положение уровня Ферми относительно границы разрешенной зоны,

б) определить вероятность события, состоящего в том, что донорный или акцептор-

ный уровень в зависимости от типа проводимости занят электроном или свободен и

в) построить зонную диаграмму полупроводника с указанием расчетных значений энергии уровней.

Задача № 2. При исследовании эффекта Холла использовался образец полупро-водника с размерами l, в и d (см. рис.1). По образцу протекал ток I, что создает по направлению тока падение напряжения V. В поперечном магнитном поле с индукцией В в образце возникает эдс Холла V _X. Используя справочные данные и численные значения для своего варианта, приведенные в таблице №2, определить

а) тип проводимости полупроводника;

б) концентрацию основных носителей заряда;

в) холловскую подвижность носителей тока и

г) коэффициент диффузии носителей тока.

Задача № 3. Имеется резкий кремниевый р-п – переход, находящийся при температуре Т =300К. Р - область перехода легирована атомами бора с концентрацией N_А, а область п – перехода легирована атомами фосфора с концентрации N_D. Используя справочные данные (см. ПРИЛОЖЕНИЯ 1 и 2) и численные значения для своего варианта, приведенные в таблице №3, определить:

а) высоту потенциального барьера и ширину р-п перехода в отсутствие внешней разности потенциалов ;

б) ширину обедненной областей и с каждой стороны перехода при прямом напряжении ;

в) ширину обедненной области и с каждой стороны перехода при обратном напряжении ;

г) барьерную емкость при обратном напряжении , если площадь поперечного сечения перехода равна S;

д) напряжение лавинного пробоя , если пробой наступает при напряженности электрического поля В/м.

е) нарисовать энергетические диаграммы перехода при равновесии , при прямом и обратном смещениях с соблюдением масштаба.

Задача № 4. Р-п – переход, смещенный в обратном направлении, можно использовать в качестве конденсатора, емкость которого можно менять напряжением. Обоснуйте это утверждение. Рассчитайте изменение этой емкости при изменение обратного напряжения от 0 до для кремниевого резкого р-п – перехода, если известно, что при емкость перехода равна . Постройте график этой зависимости. Данные для расчета приведены в таблице №4. Значение взять из задачи №3.

Задача № 5. Объясните качественно принцип работы р-п – перехода как выпрямителя. Начертите вольтамперные характеристики для идеального и реального плоскостного р-п – перехода и объясните различия между этими двумя характеристиками. Вычислите дифференциальное сопротивление р-п – перехода при изменение прямого тока в пределах I_пр = (0,01 - 10,0)мА. Температура T =290K, ток =1мкА. Постройте график зависимости .