grupa A:

1. Jaka jest szerokość? pasma wzbronionego w T=300K dla Si oraz Ge

Si = 1.12, Ge = 0.67 

2. delta x *delta p >= h(kreslone) Co oznacza ten wzor?

Zasada nieoznaczoności Heisenberga. Chodzi o to ze w fizyce kwantowej sa pary wielkosci fizycznych (tu polozenie i ped) ktorych nie mozemy zmiezyc z dowolna dokladnosci(bez wzgledu na przyrzody pomiarowe) i iloczyn niedokladnosci musi byc wiekszy niz stala - h kreslone, czyli stala plancka h/2pi (chociaz jak dla mnei tu jest blad bo wszedzie jest ze hkreslone/2 powinno byc)

3. Wykres rozkładu Fermiego i co to jest poziom Fermiego.

Poziom Fermiego - najmniejsza energia o jaką zwiększy się energia układu fermionów po dodaniu jeszcze jednego elementu. Energia ta odpowiada maksymalnemu poziomowi energetycznemu, zajętemu przez fermion (elektron) w układzie znajdującym się w temperaturze zera bezwzględnego, w której wszystkie poziomy aż do energii Fermiego są zajęte, a powyżej wolne. Istnienie tego poziomu jest konsekwencją zakazu Pauliego, który z kolei jest konsekwencją tego, iż elektrony są fermionami (podlegają statystyce Fermiego-Diraca).

5. Narysować schemat złącza p-n i zaznaczyć energie wzbroniona i potencjał wbudowany.

Rys.2. Model pasmowy złącza p-n: a) bez zewnętrznego napięcia (V=0), b) spolaryzowanego zewnętrznym napięciem V w kierunku przewodzenia, c) spolaryzowanego zewnętrznym napięciem V w kierunku zaporowym (
- krawędź pasma przewodnictwa,
- krawędź pasma walencyjnego,
- poziom Fermiego dla elektronów,
- poziom Fermiego dla dziur,
- bariera potencjału tzw. potencjał wbudowany,
- przerwa wzbroniona,
- energia fotonu).

6. Do wyboru. Wykres diody zenera zaporowy spolaryzowanej, oraz zaznaczyć napięcie przebicia. Albo coś z fotodiod->narysować wykres IV oświetlonej i nieoswetlonej, zaznaczyc prąd zwarcia (?)

dioda zenera kierunek zaporowy spolaryzowana: Charakterystyka prądowo - napięciowa fotodiody nieoświetlonej (czarna krzywa) i oświetlonej (niebieska krzywa).

 

 

7. Podac co najmniej 2 domieszki akceptorowe dla Si.

Czyli patrzymy na uklad okresowy pierwiastkow. Si jest w IV grupie a skoro maja byc domieszki akceptorowe to szukamy pierwiastkow z III grupy czyli np.Skand i Gal (chyba)

 

grupa B:

1. Jakim typem komórki elementarnej jest Si i Ge(lub Ga)

regularna płasko centrowana

2. Co onzacza rówanie deltaE*deltaTau=h kreślone.

Zasada nieoznaczoności dla równoczesnego pomiaru energii i czasu. 

Nie można zmierzyć z jednakową dokładnością Enregii i czasu

3. Jakie wiązania w Na i GaAs

Na- metaliczne

GaAs - kowalencyjne spolaryzowane

4.Wykres gęstości prądu od Energii

5. Opisac wzór na koncentracje elektronów w paśmie przewodnictwa

Koncentracja swobodnych elektronów n, czyli liczba elektronów przewodnictwa, przypadająca na jednostkę objętości ciała, zależy wykładniczo od temperatury ciała T:

(3)

gdzie k = 8.6x10^-5 eV/K - stała Boltzmanna, C - stała zależna od rodzaju półprzewodnika.

6.W złączu P-N zaznaczyc kierunek przepływu nośników więkoszściowych.

Przepływ nośników większościowych nazywany jest prądem dyfuzyjnym. W złączu mogą przepływać również nośniki mniejszościowe - jest to prąd unoszenia i jego zwrot jest przeciwny do zwrotu prądu dyfuzyjnego.

7. Do wyboru:

a) coś z tranzystorem polowym

8. Wskazać domieszki akceptorowe dla pierwiastka z 4grupy funkcyjnej.

Al, Ga, In 

Grupa C:

1. Podaj wartosci przerw energetycznych dla GaAs oraz Ge.

GaAS - 1.43, Ge - 0.67

2. Rownanie szerdingera i opisac składniki.

,

co w reprezentacji położeniowej przyjmuje postać:

gdzie

to jednostka urojona,

jest stałą Plancka podzieloną przez 2π (nazywana niekiedy stałą Diraca, zredukowaną stałą Plancka lub h kreślonym),

jest operatorem energii całkowitej, tzw. hamiltonianem układu,

jest wektorem stanu,

jest funkcją położenia i czasu, tzw. funkcją falową.

3. Jakie wiązania? - Ge, ZnSe

Ge - kowalencyjne ZnSe - kowalencyjne spolaryzowane

4. Narysować elektron w studni potencjału, zaznaczyc energie fermiego i prace wyjscia

5. Wzor na przewodność i opisać składniki

Przewodność elektryczna zależy od koncentracji nośników prądu i ich ruchliwości:

gdzie

q - ładunek nośników,

n - koncentracja nośników,

- ruchliwość nośników.

6. Narysuj schemat pasmowy diody Zenera

8. Podaj dwie domieszki akceptorowe arsenku galu.

 

Grupa D:

1.Jaki typ komorki elementarnej charakteryzuje GaAs oraz CdTe

regularna płasko centrowana

2.Co oznacza wzor E=[(pi^2*h^2)/2mL^2]n^2

Energia elektronu w studni potencjału(uwzględniając warunki brzegowe)

3.Podaj typ wiazania dla C(diamentu) oraz NaCl

C- kowalencyjne NaCl - jonowe

4.Narysuj strukture pasmowa dla polprzewodnika, metalu , izolatora

5.Koncentracja elektronow i dziur w stanie rownowagi termodynamicznej wyraza sie wzorem ( i tu jakas calka z f(E)N(E)dE ) co oznaczaja poszczegolne wartosci?

6.Na diagramie pasmowym zlacza p-n bez polaryzacji zaznacz prad nosnikow (mniejszych niszowych cos takiego)

8.Domieszki donorowe dla Si

As, N, P

Grupa E:

1. Model pasmowy p-przew. typu p

2. Jaka jest domieszka donorowa dla GaAs

3. Podać przykłady na skośną i prostą przerwę wzbronioną

prosta - GaAs, CdS, CdSe, ZnS, InSb, HgTe, GaN

skośna - Si, Ge, GaP, AlAs

4. Opisać elemnty wzoru na p0, jaką tam koncentrację dziur chyba

Koncentracja dziur w półprzewodniku typu p zależy silnie (wykładniczo) od temperatury:

(6)

5. model pasmowy dla p-ka typu n w polu elektrycznym skierowanym w prawo

Grupa F

1. oporność w metalu izolatorze, półprzewodniku

Ge- półprzewodnik Diament - izolator Miedź - metal

2. fale materii - wzór

Wzór pozwalający wyznaczyć długość fali materii dla cząstki o określonym pędzie ma postać:

gdzie:

λ − długość fali cząstki,

h − stała Plancka,

p − pęd cząstki.

3. NaCl - prawdopodobienstwo znalezienia elektrony

- Wydaje mi się, że maksimum gęstości chmury elektronowej przesuwa się w stronę bardziej

elektroujemnego pierwiastka(czyli wychodzi w pobliżu Cl) ale nie jestem pewien czy w jonowych też tak jest(na pewno w kowalencyjnych spolaryzwoanych)

4. przerwa wzbroniona prosta - narysować

1. prosta 2. skośna

5. Opisz wzor mniej wiecej taki: ni = sqrt(NcNv) * e ^ (Eg / 2kT)

Koncentracja samoistna -

6. jak płynie prad dyfuzyjny i unoszenia, w równowadze termicznej

7. I/U fotodioda i zaznaczyć prąd zwarcia lub dioda i przerwa wzbroniona

8. domieszki donorowe

 

grupa G

1. trzeba bylo napisac jakie wielkosci fizyczne reprezentuja k,l,m,n

n - główna liczba kwantowa; n- określa dozwolone wartości energii elektronu na orbicie;

l - orbitalna (poboczna) liczba kwantowa; l - określa wartości momentu pędu elektronu na orbicie;

liczba naturalna z zakresu [0, n-1 ]

ml - magnetyczna liczba kwantowa; m - określa rzut momentu pędu elektronu na wyróżniony kierunek w przestrzeni;

liczba całkowita z zakresu [-l, l ]

m_{s -} spinowa liczba kwantowa [± ½]

i jaki maja sens fizyczny..

narysowac model pasmowy polprzewonika typu n i p.. wykres fotodiody w zaleznosci od odlegosci od swiatla.

 

grupa H:

1. Kiedy nastepuje absorcja fali w polprzewodniku z energia wzbroniona Eg.

-Zjawisko absorpcji jest obserwowane w metalach/ półprzewodnikach wtedy, kiedy energia fotonu jest większa/mniejsza od energii wzbronionej/pracy wyjścia.

2. Jaki jest sens fizyczny kwadratu modulu funkcji falowej

-Kwadrat modułu funkcji falowej jest gęstością prawdopodobieństwa znalezienia cząstki w chwili t w pewnym punkcie przestrzeni

3. Gdzie jest najwieksze prawdopodobienstwo znalezienia elektronu w (GaAs?)

W pobliżu bardziej elektroujemnego więc w pobliżu As

5. Wytlumaczyc wszystkie skladniki wzoru na koncentracje dziur w polprzewodniku domieszkowanym

Koncentracja dziur w półprzewodniku typu p zależy silnie (wykładniczo) od temperatury:

(6)

gdzie k = 8.6x10^-5 eV/K - stała Boltzmanna, C - stała zależna od rodzaju półprzewodnika

7. Do wyboru. Zaznaczyc na wykresie charakterystyki pradowo-napieciowej Vbi (potencjal wbudowany ?) albo cos z dioda Zenera

- Przebieg diody zenera z oscyloskopu http://www.if.pwr.wroc.pl/~popko/lab%20elektronika/3rob.doc

8. Przyklady domieszek akceptorowych dla (Germanu chyba)

Ga, Al, In

Bonus:

1. Charakterystykę prądowo - napięciową idealnego złącza p-n opisuje równanie

gdzie
oznacza natężenie tzw. prądu nasycenia, V jest napięciem ze znakiem „+” dla polaryzacji w kierunku przewodzenia, a ze znakiem „-” dla polaryzacji w kierunku zaporowym, k - stałą Boltzmanna, T - temperaturą w której przeprowadzany jest pomiar,
są współczynnikami proporcjonalności, zaś
- koncentracją dziur w obszarze typu p,
- koncentracją elektronów w obszarze typu n.

6. Narysowac schemat zlacza p-n w stanie rownowagi termodynamicznej i zaznaczyc na nim kierunek pola elektrycznego

Prąd dziurowy:

• Dyfuzyjny Ipd = C1Npexp (-eVbi/(kT))

• Unoszenia Ipu = CNpn = Ipd = C1Npexp (-eVbi/(kT))

I_pu

I_nu

I_pd

I_nd

qV_bi

dziury

elektrony

typ

-

n

typ

-

p

E_F

V

E

C

E

V

E

C

E

type

-

n

type

-

p

V

E

C

E

V

E

C

E

Holes

typ

-

n

typ

-

p

V

E

C

E

V

E

C

E

punktpracy

V_D (V)

I_D (A)

---