9. Элементы физики твердого тела

9.1.          Объяснить различие энергетических состояний электронов в кристалле и в изолированном атоме.

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

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

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

9.5.         Объяснить различие между диэлектриками и полупроводниками с точки зрения зонной теории твердого тела.

9.6.         Объяснить различие между металлами и диэлектриками с точки зрения зонной теории твердого тела.

9.7.         Объяснить механизм дырочной проводимости собственных по­лупроводников.

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

9.9.         Доказать, что уровень Ферми в собственном полупроводнике действительно расположен в середине запрещенной зоны.

9.10.    Германиевый образец нагревают от 0 до 17 °С. Принимая ширину запрещенной зоны кремния ΔE = 0,72 эВ, определить, во сколько раз возрастет его удельная проводимость. Ответ: В 2,45 раза.

9.11.    Нарисовать зонные схемы полупроводников n-типа и р-типа и объяснить механизм их проводимости.

9.12.    В чистый германий введена небольшая примесь мышьяка. Пользуясь Периодической системой элементов Д.И. Менделеева, определить и объяснить тип проводимости примесного германия.

9.13.    В чистый кремний введена небольшая примесь бора. Пользуясь Периодической системой элементов Д.И. Менделеева, определить и объяснить тип проводимости примесного кремния.

9.14.    Объяснить и нарисовать на зонной схеме положение уровня Ферми для электронного и дырочного полупроводников при 1) 0 К, 2) повышении температуры.

9.15.    Пользуясь Периодической системой элементов Д.И. Менделеева, объяснить, какой проводимостью будет обладать германий, если в него ввести небольшую примесь: 1) алюминия; 2) фосфора.

9.16.    Объяснить с помощью зонной теории механизмы собственной и примесной фотопроводимости.

9.17.    Используя зонную схему, объяснить механизм физических процессов, происходящих в р-n-переходе.

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

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

9.20.    Объяснить механизм односторонней (вентильной) проводимо­сти p-n-перехода.

9.21.    Объяснить принцип устройства и действия полупроводнико­вого триода (транзистора). Сравнить работу транзистора и лампового триода.