ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ

1. Определить вероятность заполнения электронами энергетического уровня, расположенного на 10 кТ выше уровня Ферми. Как изменится вероятность заполнения этого уровня, если температуру увеличить в два раза?

2. Вычислить собственную концентрацию носителей заряда в кремнии при Т= 300 К, если ширина его запрещенной зоны DE_g= 1.12 эВ, а эффективные массы плотности состояний m_C= 1.05 m₀, m_V= 0.56 m₀ (m₀ – масса свободного электрона).

3. Концентрация электронов проводимости в полупроводнике равна 10¹⁸ м^-3. Определить концентрацию дырок в этом полупроводнике, если известно, что собственная концентрация носителей заряда при этой же температуре равна 10¹⁶ м^-3.

4. Найти полную концентрацию ионизированных примесей N_И в полупроводнике n- типа, если концентрация компенсирующих акцепторов N_А, а концентрация основных носителей заряда n.

5. Вычислить собственную концентрацию носителей заряда в арсениде галлия при температуре 300 К, если эффективные массы плотности состояний m_C= 0.067 m₀, m_V= 0.48 m₀, а температурное изменение ширины запрещенной зоны подчиняется выражению DE_g= 1.522- 5.8×10^-4Т²/(Т+300).

6. Определить удельное сопротивление полупроводника n- типа, если концентрация электронов проводимости в нем равна 10²² м^-3, а их подвижность m_n= 0.5 м²/(В×с).

7. Вычислить отношение полного тока через полупроводник к току, обусловленному дырочной составляющей: а) в собственном германии; б) в германии р-типа с удельным сопротивлением 0.05 Ом×м. Принять собственную концентрацию носителей заряда при комнатной температуре n_i= 2.1×10¹⁹ м^-3, подвижность электронов m_n= 0.39 м²/(В×с), подвижность дырок m_р= 0.19 м²/(В×с).

8. К стержню из арсенида галлия длиной 50 мм приложено напряжение 50 В. За какое время электрон пройдет через весь образец, если подвижность электронов m_n= 0.9 м²/(В×с).

9. Эпитаксиальный слой арсенида галлия, легированный серой, имеет при комнатной температуре удельное сопротивление 5×10^-3 Ом×м. Определить концентрацию доноров в слое, если подвижность электронов 0.8 м²/(В×с).

10. Через пластину кремния с удельным сопротивлением 0.01 Ом×м проходит электрический ток плотностью 10 мА/мм². Найти средние скорости дрейфа электронов и дырок, если их подвижности 0.14 и 0.05 м²/(В×с) соответственно.

11. По истечении времени t₁= 10^-4 с после прекращения генерации электронно-дырочных пар, равномерной по объему полупроводника, избыточная концентрация носителей заряда оказалась в 10 раз больше, чем в момент t₂= 10^-3 с. Определить время жизни неравновесных носителей заряда, считая его постоянным, не зависимым от интенсивности возбуждения.

12. Вычислить диффузионную длину дырок в германии n- типа, если время жизни неосновных носителей заряда t_р= 10^-4 с, а коэффициент диффузии D_p= 4.8×10^-3 м²/с.

13. Вычислите энергию фотонов для красного излучения (l= 700 нм). Укажите, какие полупроводники прозрачны для этого излучения, а какие поглощают его.

14. Прямоугольный образец полупроводника n- типа с размерами а= 500 мм, b= 5 мм и h=1мм помещен в магнитное поле с индукцией В= 0.5 Тл. Вектор магнитной индукции перпендикулярен плоскости образца. Под действием напряжения U= 0.42 В, приложенного вдоль образца, по нему протекает ток I = 20 мА. Измерения показывают ЭДС Холла U_H= 6.25 мВ. Найти удельную проводимость, подвижность и концентрацию носителей заряда для этого полупроводника, полагая, что электропроводность обусловлена носителями только одного знака.

15. Определить подвижность и концентрацию электронов в кремнии n- типа, удельное сопротивление которого r= 1.8×10^-2 Ом×м, а коэффициент Холла R_H= 2.1×10^-3 м³/Кл.

МАГНИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

1. Диамагнитная восприимчивость меди c_М= -9.5×10^-6. Определите намагниченность и магнитную индукцию в медном проводе при воздействии на него однородного магнитного поля напряженностью 1000 А/м.

2. Магнитная индукция насыщения металлического никеля, имеющего плотность 8960 кг/м³, равна 0.65 Тл. Определить магнитный момент, приходящийся на один атом никеля (в магнетонах Бора).

3. При напряженности магнитного поля Н = 10⁴ А/м магнитная индукция в висмуте В=12.564 мТл. Определить магнитную восприимчивость вещества.

4. В однородное магнитное поле индукцией В₀ перпендикулярно магнитному потоку помещена плоскопараллельная пластина из однородного изотропного ферромагнетика с магнитной проницаемостью m. Определить магнитную индукцию В₁ и напряженность магнитного поля Н₁ внутри ферромагнетика.

5. В сердечнике трансформатора на частоте 50 Гц потери на гистерезис при индукции магнитного поля 0.1 и 0.5 Тл составляют 0.15 и 1.97 Вт/кг соответственно. Определить потери на гистерезис на частоте 200 Гц при индукции магнитного поля 0.6 Тл.

6. В сердечнике трансформатора удельные магнитные потери на гистерезис и на вихревые токи при частоте 2 кГц равны и составляют 2 Вт/кг. Определить суммарные удельные магнитные потери в сердечнике на частоте 400 Гц, если максимальная магнитная индукция в нем та же, что и на частоте 2 кГц.

7. На частоте 50 Гц удельные потери на вихревые токи в сердечнике из электротехнической стали при индукции магнитного поля В= 1.2 Тл составляют 6.5 Вт/кг. Определить потери на вихревые токи в сердечнике на частоте 400 Гц при магнитной индукции 0.5 Тл, если масса сердечника m= 0.5 кг.

8. В сердечнике трансформатора суммарные удельные магнитные потери на гистерезис и на вихревые токи при частотах 1 и 2 кГц составляют соответственно 2 и 6 Вт/кг (при неизменной максимальной индукции в сердечнике). Рассчитать магнитные потери на вихревые токи в сердечнике при частоте 2 кГц.

9. Кольцевой ферритовый сердечник размерами Rxrxh= 16х8х8 мм, изготовленный из феррита марки 20000 НМ с магнитной проницаемостью m= 15000, на частоте 0.01 МГц имеет tgd_M= 0.5. На сердечник намотана обмотка из 20 витков. Найти эквивалентное сопротивление потерь в сердечнике в слабых магнитных полях.

10.Кольцевой сердечник размерами 16х8х8 мм и магнитной проницаемостью m= 1000 имеет обмотку, содержащую 100 витков. Измерениями установлено, что на частоте 0.1 МГц при токе 100 мА в катушке выделяется активная мощность 0.313 Вт, а в отсутствие магнитного сердечника при том же токе в обмотке выделяется лишь 0.1 Вт. Определить добротность сердечника.

11.Определить коэрцитивную силу кольцевого ферромагнитного сердечника, если для его размагничивания через обмотку, содержащую 100 витков, требуется пропустить ток 63 мА. Средний диаметр кольца 20 мм.

12.Определить индуктивность катушки с кольцевым магнитным сердечником размерами Rxrxh= 30х20х10 мм и обмоткой, состоящей из 200 витков. Сердечник изготовлен из высоконикелевого пермаллоя с относительной магнитной проницаемостью m= 50 000 (при рабочей напряженности магнитного поля).

13.Катушка с ферритовым тороидальным сердечником диаметром 10 мм имеет индуктивность 0.12 Гн и содержит 1000 витков. Определить ток в катушке, при котором магнитная индукция в сердечнике равна 0.1 Тл.

14.Найти индуктивность соленоида, имеющего 200 витков, намотанных на диэлектрическое основание, длиной l = 50 мм. Площадь поперечного сечения основания S = 50 мм². Как изменится индуктивность катушки, если в нее введен цилиндрический ферритовый сердечник с магнитной проницаемостью m= 400, определенную с учетом размагничивающего действия воздушного зазора.

15.Определить, сколько витков необходимо намотать на магнитный сердечник длиной 100 мм и диаметром 8 мм, чтобы получить индуктивность катушки L= 10 мГн. Магнитную проницаемость сердечника считать равной 500.

НОМЕРА ТЕМ РЕФЕРАТА

НОМЕРА ЗАДАЧ К РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКОМУ ЗАДАНИЮ

РМС7-11

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Сорокин В.С., Антипов Б.Л., Лазарева Н.П. Материалы и элементы электронной техники, в 2-х томах. – Москва: Издательский Центр «Академия», 2006г.

2. Пасынков В.В., Сорокин В.С. Материалы электронной техники. – СПб.:Лань, 2004 г.

3. Богородицкий Н.П., Пасынков В.В., Тареев Б.М. Электротехнические материалы. - Л.: Энергоатомиздат, 1985 г.

4. Петров К.С. Радиоматериалы, радиокомпоненты и электроника: Учебное пособие. – СПб: Питер, 2003 г.