69

масс электрона и дырки, если известно, что ширина запрещённой зоны определяется как Εg = 0,785 −4 10−4 T эВ.

4.3.Теоретические вопросы к теме 4

4.1.Описать механизмы образования носителей заряда в полупроводниках (примесныхисобственных) иметаллах. Показать ихнаэнергетическихдиаграммах.

4.2.ПолучитьформулудляопределенияплотностиэлектронныхсостоянийN(E).

4.3.Какзависитплотностьэлектронных состоянийвразрешённых зонахотэнергииэлектрона? ПривестиграфикизависимостиN(E) дляполупроводникаиметалла.

4.4.Зависит ли средняя энергия свободных электронов в металле от числа атомов в кристалле? Если да, то как?

4.5.Привести формулы для определения концентрации носителей заряда в полупроводниках, когда известно положение уровня Ферми. Объяснить физический смысл входящих в них величин.

4.6.Получить выражения для вычисления собственной концентрации носителей заряда (ni) в полупроводнике и определения его уровня Ферми EF.

4.7. Привести формулы для вычисления концентрации носителей n и р в примесных полупроводниках с энергией активации примесей Еd и Еа соответственно. Объяснить физический смысл входящих в них величин.

4.8.Привести зависимость EF(Т) в донорном полупроводнике. Объяснить её.

4.9.Привести зависимость EF(Т) в акцепторном полупроводнике. Дать соответствующие объяснения.

4.10.Описать механизмы образования носителей заряда в компенсированных полупроводниках. Показать их на энергетических диаграммах.

4.11.Где расположен EF в полностью компенсированном полупроводнике? Привести энергетическую диаграмму.

4.12.Дать определение и описать основные свойства вырожденных полупроводников.

4.13.Где расположен EF в вырожденном полупроводнике? Привести рисунок.

4.14.Как зависит от температуры концентрация носителей в легированном полупроводнике? Привести зависимость ln(n(T)). Дать объяснения.

4.15. Привести зависимость концентрации носителей заряда в проводниках от температуры. Дать ей объяснения.

70

4.16. Как и почему изменяется местоположение уровня Ферми в проводнике при увеличении температуры?

4.17. Как изменяется энергия носителей заряда в полупроводниках и металлах с увеличением температуры?

4.18. Какой физический смысл имеют коэффициенты NC и NV

вформулах (4.11) и (4.13)?

4.19.Дать определения процессам генерации и рекомбинации. Какие факторы определяют скорости генерации и рекомбинации носителей заряда?

4.20. Описать основные механизмы рекомбинации.

4.21.Почему в обычных полупроводниках межзонная рекомбинация, как излучательная, так и безызлучательная, маловероятны?

4.22.Описать процессы фотонной и фононной рекомбинаций. При каких условиях фотонная рекомбинация в полупроводниках преобладает?

4.23. Описать механизмы рекомбинации через локальные уровни ловушек (теория Холла, Шокли, Рида).

4.24.Как влияет положение энергетического уровня примесного атома в запрещённой зоне полупроводника на вероятность генерации

ирекомбинации носителей заряда в нём?

4.25.В чём различие между равновесными и неравновесными носителями заряда в полупроводнике? Дать определение процессам инжекции и экстракции.

4.26.Время жизни каких носителей заряда (основных или неосновных) определяет концентрацию неравновесных носителей? Объяснить.

4.27.Получить формулу, описывающую уменьшение концентрации неравновесныхносителейстечениемвремени n(t) послепрекращениявнешнеговоздействия.

4.28.Описать процессы токопереноса при наличии в объёме полупроводника градиента концентрации. Что описывают законы Фика?

4.29.Какой физический смысл имеют следующие характеристики: время жизни неравновесных носителей заряда τ; диффузионная длина электронов Ln; коэффициент диффузии электронов Dn?

4.30.До каких пор будет происходить увеличение избыточной концентрации носителей заряда в полупроводнике по действием периодических

прямоугольных импульсов света? Какие параметры световых импульсов и как будут влиять на величину n?