Розділ 8 Метали і напівпровідники

 Завдання 1-го рівня складності

8.1.1. Під час досліду Толмена–Стюарта вдалося встановити

А) Питомий заряд носіїв заряду; Б) Спін носіїв заряду;

В) Масу носіїв заряду; Г) Знак носіїв заряду.

8.1.2. Електричний струм у металевому провіднику супроводжується впорядкованим переміщенням вільних носіїв з дрейфовою швидкістю порядку

А) 10^–3 м/с; Б) 10 м/с; В) 10⁴ м/с; Г) 10⁸ м/с.

8.1.3. Рівнем Фермі називається рівень,

1. ймовірність заповнення електронами якого становить 50 %;

2. ймовірність заповнення електронами якого становить 0 %;

3. ймовірність заповнення електронами якого становить 100 %.

8.1.4. Гібридна зона, утворена злиттям валентної зони і зони провідності, характерна для

А) Металів; Б) Лужноземельних металів;

В) Напівпровідників; Г) Діелектриків.

8.1.5. Електричні властивості яких речовин найсильніше залежать від зовнішніх умов: тиску, температури, освітленості, зовнішніх електричних і магнітних полів.

А) Металів; Б) Лужноземельних металів;

В) Напівпровідників; Г) Діелектриків.

8.1.6. За типом хімічного зв’язку напівпровідники можна поділити на

А) Атомні; Б) Іонні; В) Власні;

Г) Домішкові; Д) З валентними зв’язками між атомами.

8.1.7. У напівпровідниках вільними носіями заряду є

А) Додатні іони; Б) Від’ємні іони;

В) Електрони; Г) Дірки.

8.1.8. Найвиразніше ефект Холла проявляється у

А) Металах; Б) Лужноземельних металах;

В) Напівпровідниках; Г) Діелектриках.

8.1.9. Товщина – -переходу зі збільшенням концентрації основних носіїв шляхом легування

А) Не змінюється; Б) Збільшується; В) Зменшується.

8.1.10. Концентрація дірок в ідеальному кристалі власного напів­провідника

1. Більша за концентрацію вільних електронів;

2. Менша за концентрацію вільних електронів;

3. Дорівнює концентрації вільних електронів.

8.1.11. Ефектом Холла називається явище виникнення у твердих провідниках (напівпровідниках) зі струмом, вміщених у

1. електричне поле, магнітного поля в напрямку, перпендикулярному до напрямку струму та напруженості електричного поля;

2. магнітне поле, електричного поля в напрямку, перпендикулярному до напрямку струму та індукції магнітного поля.

8.1.12. При ефекті Пельтьє коефіцієнти Пельтьє . У такому разі контакт двох речовин працює як

А) Нагрівач; Б) Холодильник.

8.1.13. Які висновки можна зробити із дослідів Рікке?

1. Іони перемістилися у алюмінієвий циліндр;

2. Іони перемістилися у мідний циліндр;

3. Перенесення заряду в металах здійснюється частинками, які є загальними для усіх металів;

4. Іони в металах беруть участь в переносі електрики;

5. Перенесення маси у досліді не відбувається.

8.1.14. Під час руху металевого стрижня і раптовому його гальмуванні, гальванометр, виводи якого під’єднували до кінців стрижня, показував короткочасний струм. Причиною струму є напрямлений інерційний рух

А) Атомів; Б) Іонів; В) Електронів.

8.1.15. Який з ефектів має термомагнітну природу

А) Ефект Зеєбека; Б) Ефект Штарка;

В) Ефект Пуля; Г) Ефект Нернста–Етінгсгаузена;

Д) Ефект Зінера; Е) Ефект Томсона.

8.1.16. Про питомий опір металів і напівпровідників можна стверджу­вати, що …

А) метали мають більший питомий опір ніж напівпровідники;

Б) напівпровідники мають більший питомий опір ніж метали;

В) у більшості металів питомий опір більший ніж напівпровідників;

Г) їхні питомі опори приблизно однакові;

Д) їхні питомі опори із збільшенням температури зростають;

Е) їхні питомі опори із збільшенням температури зменшуються.

  Завдання 2-го рівня складності

8.2.1. Оберіть правильний напрямок холлівського поля для вказаної на рисунку фізичної ситуації

А) Б) В) Г)

8.2.2. Які твердження відповідають уявленням класичнох електронної теорії провідності металів

1. Електрони взаємодіють тільки з позитивними іонами ґратки, а взаємодією між електронами можна нехтувати;

2. Електрони провідності розглядаються як електронний газ, подібний одноатомному ідеальному газу;

3. Між електроном та іоном відбувається пружне зіткнення і електрон повністю передає іонній ґратці енергію впорядкованого руху;

4. Електрони взаємодіють з позитивними іонами ґратки, а також з іншими електронами;

5. Внаслідок хаотичного руху електронів у металах немає домінуючого напряму переміщення зарядів.

8.2.3. У власних напівпровідниках, у середньому один вільний електрон припадає на

А) 1; Б) 10³; В) 10⁶; Г) 10⁹.

атомів речовини

8.2.4. Електропровідність металу є тим більшою, чим

1. менша концентрація вільних електронів і більша довжина їх вільного пробігу;

2. більша концентрація вільних електронів і менша довжина їх вільного пробігу;

3. менші концентрація вільних електронів і довжина їх вільного пробігу;

4. більші концентрація вільних електронів і довжина їх вільного пробігу.

8.2.5. Вкажіть, яким на основі класичної теорії електропровідності металів є співвідношення між питомим опором і термодинамічною температурою ?

А) ~ ; Б) ~ ; В) ~ ; Г) ~ .

8.2.6. Вкажіть, які з тверджень справді належать до недоліків класичної електронної теорії (КЕТ). КЕТ не змогла належно пояснити

1. Закон Відемана-Франца;

2. Закон Ома;

3. Закон Джоуля-Ленца;

4. Теплоємність твердих тіл;

5. Температурну залежність питомого опору.

8.2.7. Лоренц встановив, що для різних металів за однакової температури відношення коефіцієнта теплопровідності до коефіцієнта електр­опр­овід­ності є прямо пропорційним до

А) ; Б) ; В) ; Г) .

8.2.8. Експериментально встановлені значення питомої електро­провід­ності металів мають відповідати виразу

А) ; Б) ;

В) ; Г) .

8.2.9. Вкажіть, яким речовинам відповідають такі зонні структури. Тут 1 – валентна зона 2– заборонена зона 3 – зона провідності

Метал; Напівпровідник; Діелектрик; Лужноземельний метал.

8.2.10. Які з виразів є справедливими для напівпровідників -типу?

А) ; Б) ;

В) ; Г) .

8.2.11. Густина дифузійного струму дірок визначається як

А) ; Б) ; В) ; Г) .

8.2.12. Поставте у відповідність кожному типу напівпровідників енергетичну діаграму

1) 2) 3)

1. Власний напівпровідник;

2. Напівпровідник типу;

3. Напівпровідник типу.

8.2.13. Що можна визначити за виміряними значеннями сталої Холла?

1. Величину густини струму;

2. Природу провідності напівпровідників;

3. Концентрацію носіїв струму;

4. Напруженість електричного поля;

5. Швидкість руху електронів;

6. Величину середньої довжини вільного пробігу електронів.

8.2.14. Омічний контакт використовують при

1. Детектуванні;

2. Передаванні сигналу без шумів і спотворень;

3. Випрямленні сигналу;

4. Генеруванні вищих гармонік.

8.2.15. Нелінійні контакти використовують для

1. Детектування;

2. Передавання сигналу без шумів і спотворень;

3. Випрямлення сигналу;

4. Генерування вищих гармонік.

8.2.16. Узгодьте назви термоелектричних явищ і їх механізм

Ефект Зеєбека; Ефект Томсона; Ефект Пельтьє.

виникнення електричного струму в замкненому колі, що утворене двома різними напівпровідниками, місця з’єднань яких мають різні температури; протікання електричного струму через контакт двох речовин, залежно від напрямку струму, спричиняє виділення або поглинання теплоти; постійний градієнт температури вздовж однорідного провідника, у разі протікання струму в об’ємі напівпровідника призводить до виділення або поглинання теплоти.

8.2.17. Яким методом неможливо сформувати – -перехід

А) Вплавлянням; Б) Дифузією;

В) Механічним з’єднанням; Г) Вирощуванням з розплаву.

8.2.18. Для вказаної на рисунку ситуації напруженість електричного поля в запірному шарі напрямлена від

А) n Б) p

–напівпровідника до

1) n 2) p

–напівпровідника.

8.2.19 Яке з тверджень є вірним для вказаної на рисунку ситуації

Концентрація електронів в області

А) вища за концентрацію дірок в області; Б) дорівнює концентрації дірок в області; В) менша за концентрацію дірок в області.

8.2.20. Узгодьте назви електричних явищ і їх механізм

Ефект Штарка; Ефект Пуля; Ефект Зінера.

Перехід електрона з валентної зони в зону провідності відбувається за допомогою тунелювання без затрат енергії; У сильному електричному полі відбувається виривання електрона з атома у вузлі ґратки, а також ударна іонізація інших атомів на шляху вільного пробігу вирваного електрона; Розщеплення енергетичних рівнів у сильному електричному полі.

8.2.21 Крізь запірний шар вільно проходять

А) Електрони з області; Б) Електрони з області;

В) Дірки з області; Г) Дірки з області.

   Завдання 3-го рівня складності

8.3.1. Пряме підключення – -переходу призводить до

1. підвищення потенціального бар’єру;

2. зниження потенціального бар’єру;

3. підвищення опору;

4. зменшення опору;

5. збільшення товщини запірного шару;

6. зменшення товщини запірного шару.

8.3.2. Поставити у відповідність окремим ділянкам графіку часової залежності сили струму процеси, які відбуваються в напівпровіднику при ефекті Ганна

Рекомбінація носіїв на аноді; Утворення домена на катоді; Рух домена від катода до анода.

8.3.3. Переходу 2 на енергетичній діаграмі відповідає

Ефект Зеєбека; Ефект Штарка; Ефект Пуля; Ефект Нернста–Етінгсгаузена; Ефект Зінера.

8.3.4. Ефект Холла використовується під час вимірювання:

А) сили струму;

Б) напруги у колі постійного струму

В) провідності металів та напівпровідників;

Г) магнітної індукції;

Д) величини заряду;

Е) питомого опору