ФОЭТ

Выполнение контрольных работ на заказ - недорого с гарантией

Задача№1 (общая по  теме1)

 Найти, чему равна собственная концентрация свободных носителей заряда в кремнии (Si), германии (Ge), арсениде галлия (GaAs) и антимониде индия (InSb) при комнатной температуре T = 300K и температуре жидкого азота T = 77 K.

Si

Ge

GaAs

InSb

                                                            Вариант 1.

1.  Кремний (Si) и арсенид галлия (GaAs) легированы донорной примесью

до концентрации N_d = 10¹⁷ см^-3. Считая примесь полностью ионизованной, найти концентрацию основных и неосновных носителей заряда при температуреТ = 300K.

2.Рассчитать токи через кремниевый p-n переход при температурах 20 и 50^о С и при напряжении 0,45 В. Принять, что тепловой ток при температуре 25^оС равен 10^-10 А.

3 Анодное напряжение плоского диода с оксидным катодом составляет минус 2 В,  что  соответствует режиму начальных токов.  Определить, насколько изменится анодный ток,  если температура катода снизится   с 1100 до 970 К. Рассчитать долю эмитированных катодом электронов, достигающих анода при температуре 1000 К.

Вариант 2.

1. Рассчитать объемное положение уровня Ферми относительно середины запрещенной зоны φ₀ в собственных полупроводниках – кремнии (Si) и антимониде индия (InSb) при температурах Т₁ = 300 K и Т₂ = 77 K (с учетом различных значений эффективных масс электронов и дырок).
2. Рассчитать напряжения на кремниевом p-n переходе при температурах 25 и 75^о С и при токе 10 мА. Принять, что тепловой ток при температуре 25^о С составляет 10^-12А.
3. Рассчитать анодный ток в плоском диоде при анодном напряжении минус 1 В. Площадь катода – 0,1 см², температура катода – 1100 К, работа выхода анода – 3,0 эВ. Принять, что диод работает в режиме начальных токов.

Вариант 3

1. Найти объемное положение уровня Ферми φ₀ в германии (Ge) марки ГДА–10,  p‑типа, легированный алюминием, удельное сопротивление ρ = 10 Ом·см.при температуре Т = 300 К.
2. Рассчитать дифференциальные сопротивления кремниевого p-n перехода при температурах 0 и 50^о С и при нулевом приложенном напряжении. Принять, что тепловой ток при температуре 25^о С составляет 10^-11 А.
3. Рассчитать плотность  тока,  плотность электронного пространственного заряда, напряженность электрического поля и потенциал   в точке  межэлектродного пространства плоского диода,  находящейся на расстоянии 1 мм  от катода.  Анодное напряжение принять равным 100 В, межэлектродное расстояние – 6 мм. Диод работает в режиме пространственного заряда.

Вариант 4

1. Рассчитать объемное положение уровня Ферми φ₀ относительно середины запрещенной зоны в электронном и дырочном антимониде индия InSb при азотной температуреТ = 77 К и концентрации легирующей примеси N_d = N_a = 10¹⁵ см^-3.
2. Рассчитать дифференциальные сопротивления p-n перехода при температурах 0 и 50^о С и при токе через переход 5 мА. Принять, что тепловой ток при температуре 25^о С составляет 210^-11 А.
3. В плоском диоде анодный ток равен 10 мА при температуре катода 1000 К и положительном анодном напряжении. Межэлектродное расстояние равно 1 мм,  площадь катода  – 0,1 см²,  катод – оксидный. Найти, как изменится анодный ток при уменьшении межэлектродного расстояния до 0,2 мм.

Вариант 5

1. Рассчитать положение уровня Ферми φ₀ в приближении полностью ионизованной примеси в кремнии марки КЭФ–4,5 при температурах Т₁ = 300 К и Т₂ = 77 К.
2. Рассчитать дифференциальное сопротивление кремниевого p-n перехода при приложенных напряжениях 0,45 и минус 0,45 В и при температуре 25^о С. Принять, что тепловой ток при температуре 20^о С составляет 310^-10 А.
3.    В плоском  диоде  с  вольфрамовым  катодом протекает ток 10 мА.  Температура катода равна 2600 К, площадь катода – 0,1 см². Определить, как  изменится ток при постоянном анодном напряжении,  если температура снизилась до 2300 К. Расстояние анод – катод принять равным 1 мм.

Вариант 6

1. Найти удельное сопротивление ρ электронного и дырочного кремния (Si) с легирующей примесью N_d, a = 10¹⁶ см^-3 при комнатной температуре.
2. Рассчитать контактную разность потенциалов для кремниевого и германиевого p-n переходов при температуре 20^о С. Принять концентрации легирующих примесей в p и n – областях равными соответственно 310¹⁶ и 10¹⁵ см^-3.
3. Температура вольфрамового катода составляет 2600 К.  Вычислить  высоту потенциального барьера перед катодом, образованного электронным пространственным зарядом в плоском диоде при  плотности  отбираемого  тока, равной 0,1 А/см². Определить, как изменится высота барьера, если температура катода снизится до 2450 К.

Вариант 7

1. Рассчитать собственное удельное сопротивление ρ_i монокристаллов кремния (Si), германия (Ge), арсенида галлия (GaAs) и антимонида индия (InSb) при комнатной температуре.
2. Рассчитать контактную разность потенциалов и сопротивление базы диода на основе кремниевого p-n перехода при температуре 300 К. Принять, что концентрация легирующих примесей в p и n-областях составляет соответственно 310¹⁶ и 10¹⁵ см^-3, площадь перехода – 0,1 см², толщина базы – 0,2 см.
3. Вольфрамовый и оксидный катоды нагреты до температуры  1000 К   каждый. Найти отношение площадей  этих катодов, если токи эмиссии   одинаковы.

Вариант 8

1. Найти концентрацию легирующей акцепторной примеси для кремния (Si) и германия (Ge), при которой наступает вырождение концентрации свободных носителей заряда при комнатной температуреТ = 300 К.
2. Рассчитать контактную разность потенциалов и сопротивление базы диода на основе кремниевого p-n перехода при температуре 250 К. Принять, что концентрация легирующих примесей в p- и n – областях составляет соответственно 210¹⁵ см^-3 и 410¹⁶ см^-3, площадь перехода – 0,2 см², толщина базы – 0,3 см.
3.  Вольфрамовый и оксидный катоды нагреты соответственно до  температур 2400 и 1000 К. Найти отношение площадей этих катодов, если токи эмиссии катодов одинаковы.
4.  

Вариант 9

1. Найти, как изменится объемное положение уровня Ферми φ₀ в электронном арсениде галлия (GaAs) с ρ = 1 Ом·см при изменении температуры отТ = 300 К до Т = 77 К.
2. Рассчитать напряжение на клеммах кремниевого диода при токе 10 мА и температуре 300 К в соответствии с условием задачи 1.8. Принять, что тепловой ток при этой температуре равен 10^-11А.
3. . Плотность тока в плоском диоде в  режиме  насыщения  составляет  0,1 А/см ²  при анодном напряжении 2000 В и 0,12 А/см² при анодном напряжении 3000 В. Межэлектродное расстояние равно 1 мм,  температура катода - 1600 К. При снижении температуры до 1400 К  указанные величины плотностей токов становятся равными соответственно 0,02 и 0,023 А/см². Вычислить термоэмиссионные параметры катода:  эффективную работу выхода, температурный коэффициент работы  выхода,  ричардсоновскую постоянную и ричардсоновскую работу выхода. Принять, что аномальный эффект Шоттки отсутствует.

Вариант 10

1. Полупроводники кремний (Si), германий (Ge), арсенид галлия (GaAs) и антимонид индия (InSb) легированы донорной примесью до концентрации N_d = 10¹⁵ см^-3. Найти граничную температуру Т_гр, при которой собственная концентрация носителей заряда n_i еще ниже концентрации основных носителей заряда n₀.
2. Рассчитать напряжение на клеммах кремниевого диода при токе 15 мА и температуре 300 К в соответствии с условиями задачи 7. Принять, что тепловой ток при этой

температуре составляет 10^-10А.

1.  Плотность тока в плоском диоде в режиме насыщения составляет 0,1 А/см² при анодном напряжении 2000 В, температура катода равна 1600 К, расстояние анод–катод – 1 мм. Найти, какой станет плотность тока при увеличении анодного напряжения до 3000 В. Принять, что аномальный эффект Шоттки отсутствует.

При комнатной температуре подвижность электронов в германии, равна 3900 см2/(В·с), а в кремнии-- 1350 см2/(В·с). Подвижность дырок, значительно ниже подвижности электронов. И  подвижность дырок в германии равна 1900 см2/(В·с), а в кремнии -- 430 см2/(В·с). С ростом температуры подвижность дырок снижается несколько быстрее, чем подвижность электронов, в соответствии со следующими эмпирическими соотношениямимp = 9,1·108·Т-2,3 см2/(В·с) для германия, мp = 2,4·108·Т-(2,3-2,7) см2/(В·с) для кремния