6.5.Элементы физики твердого тела

6.194. Объясните различие энергетических состояний электронов в кристалле и в изолированном атоме.

6.195. Объясните образование зонного энергетического спектра в кристалле, показав, что этот эффект – квантово-механический и вытекает из соотношения неопределенностей Гейзенберга.

6.196. Объясните, как изменится энергетический спектр валентных электронов, если число образующих кристалл атомов увеличить в 3 раза.

6.197. Объясните различие в электрических свойствах металлов, диэлектриков и полупроводников с точки зрения зонной теории твердого тела.

6.198. Объясните различие между диэлектриками и полупроводниками с точки зрения зонной теории твердого тела.

6.199. Объясните различие между металлами и диэлектриками с точки зрения зонной теории твердого тела.

6.200. Объясните механизм дырочной проводимости собственных полупроводников.

6.201. Объясните электрические свойства полупроводников с точки зрения зонной теории твердого тела. Как меняется с температурой сопротивление полупроводника – увеличивается или уменьшается? Почему?

6.202. Докажите, что уровень Ферми в собственном полупроводнике действительно расположен в середине запрещенной зоны.

6.203. Германиевый образец нагревают от 0 до 17 °С. Принимая ширину запрещенной зоны кремния ΔЕ=0,72 эВ, определите, во сколько раз возрастет его удельная проводимость. [В 2,45 раза]

6.204. Определите ширину запрещенной зоны собственного полупроводника, если при температурах Т₁ и Т₂ (Т₂>Т₁) его сопротивления соответственно равны R₁ и R₂. [ΔЕ= , где k–постоянная Больцмана]

6.205. Нарисуйте зонные схемы полупроводников n-типа и р-типа и объясните механизм их проводимости.

6.206. В чистый германий введена небольшая примесь мышьяка. Пользуясь Периодической системой элементов, определите и объясните тип проводимости примесного германия.

6.207. В чистый кремний введена небольшая примесь бора. Пользуясь Периодической системой элементов, определите и объясните тип проводимости примесного кремния.

6.208. Объясните и нарисуйте на зонной схеме положение уровня Ферми для электронного и дырочного полупроводников при: 1) 0 К, 2) повышении температуры.

6.209. Пользуясь Периодической системой элементов, объясните, какой проводимостью будет обладать германий, если в него ввести небольшую примесь: 1) алюминия; 2) фосфора.

6.210. Объясните с помощью зонной теории механизмы собственной и примесной фотопроводимости.

6.211. Объясните, каким образом удалось установить, что люминесцентное излучение не является тепловым.

6.212. Объясните, по какому признаку удалось установить, что излучение Вавилова-Черенкова не является люминесценцией.

6.213. Какие признаки лежат в основе деления люминесцентного излучения на разные его виды?

6.214. Объясните с помощью зонной теории механизмы возникновения флуоресценции и фосфоресценции.

6.215. Объясните на основе зонной теории контакт двух металлов с различными работами выхода.

6.216. Чем объясняется возникновение при контакте двух металлов: 1) внешней контактной разности потенциалов? 2) внутренней контактной разности потенциалов?

6.217. Используя зонную схему, объясните механизм физических процессов, происходящих при контакте металла с полупроводником n-типа для случаев: 1) А_м>А; 2) А_м<А (А_м – работа выхода из металла; А – работа выхода из полупроводника).

6.218. Используя зонную схему, объясните механизм физических процессов, происходящих при контакте металла с полупроводником р-типа для случаев: 1) А_м>А; 2) А_м<А (А_м – работа выхода из металла; А – работа выхода из полупроводника).

6.219. Объясните, почему возникает запирающий контактный слой при контакте: 1) донорного полупроводника с металлом, если A<А_м; 2) акцепторного полупроводника с металлом, если А>А_м (А_м – работа выхода из металла; А – работа выхода из полупроводника).

6.220. Объясните для контакта металл-полупроводник механизм возникновения пропускного и запорного направлений (для тока).

6.221. Какое направление (и почему) при контакте металл-полупроводник является для тока пропускным, если внешнее и контактное поля: 1) по направлению совпадают; 2) по направлению противоположны?

6.222. Используя зонную схему, объясните механизм физических процессов, происходящих в р–n-переходе.

6.223. Какое направление (и почему) в р–n-переходе является для тока пропускным, если внешнее и контактное поля: 1) противоположны по направлению; 2) совпадают по направлению?

6.224. Объясните, в каком направлении не могут проходить через запирающий слой контакта полупроводников р- и n-типа: 1) свободные электроны; 2) дырки.

6.225. Объясните механизм односторонней (вентильной) проводимости р–n-перехода.

6.226. Объясните принцип устройства и действия полупроводникового триода (транзистора). Сравните работу транзистора и лампового триода.