Содержание работы. Напишите программу для решения задачи по одному из следующих вариантов

Напишите программу для решения задачи по одному из следующих вариантов. Не менее одного значения данных введите в программу с помощью процедуры Rеаdln.

1. Определите энергию, связывающую электрон с донорным атомом в кремнии используя выражение

,

где m₀ – масса покоя электрона (9.11×10 ^–31 кг); m_n – эффективная масса электрона (для кремния m_n = 0.26m₀);e – относительная диэлектрическая проницаемость (для кремния e = 11.8).

2. Определите концентрацию свободных электронов в собственном кремнии при температуре 300К, используя выражение

,

где N_c – эффективная плотность состояний в зоне проводимости (для кремния N_с= 2.8×10¹⁹см^–3); N_v – эффективная плотность состояний в валентной зоне (для кремния N_v = 1.04×10¹⁹см^–3);

Е_g – ширина запрещенной зоны (для кремния Е_g = 1.12 эВ);k – постоянная Больцмана (8.62×10^–5 эВ/К); Т – абсолютная температура.

3. Определите концентрацию электронов в кремнии при 300К содержащем 2×10¹¹см^–3 атомов донорной примеси (Nd) и 1×10¹¹ см^–3 атомов акцепторной примеси (N₀), используя выражение

,

где n – собственная концентрация носителей (для кремния n₁ = 1.45×10¹⁰см^–3 при Т = 300К).

4. Определите положение уровня Ферми относительно дна зоны проводимости в кремнии (при 300К) содержащем 6×10¹⁶ см^–3 атомов донорной примеси (Nd), используя выражение

,

где k, Т, N_с– см. вариант 2; n – концентрация электронов равная N_d; Е_с-f - разность энергий дна зоны проводимости и уровня Ферми.

5. Определите концентрацию донорной примеси в кремнии, если положение уровня Ферми относительно середины запрещенной зоны (Е_f-i) составляет 0.393 эВ при 300К, используя выражение

,

где ni – см. вариант 3; k, Т – см. вариант 2.

6. Определите среднюю тепловую скорость электрона в кремнии при 300К, используя выражение

,

где m_n – см. вариант 1; n – скорость; k – постоянная Больцмана (1.38×10^–23 Дж/К) Т – абсолютная температура.

7. Определите радиус орбиты электрона донорной примеси в германии по водородоподобной модели, используя выражение

,

где e₀ – диэлектрическая постоянная (8.85×10^–12 Ф/м); h – постоянная Планка (6.63×10^–34 Дж*с);

е – заряд электрона (1.6×10^–19 Кл); m_n – эффективная масса электрона (для германия m_n = 0.25m₀, m₀ = 9.11×10^–31 кг); e – относительная диэлектрическая проницаемость (для германия

e = 16); n – квантовое число, определяющее различные уровни возбуждения донорной примеси (n = 1).

8. Определите ширину области пространственного заряда контакта металл–полупроводник (золото-кремний), если напряжение, падающее в области заряда, (j1) равно 0.6 В, а кремний содержит 6×10¹⁶см^–3 донорной примеси (Nd). Используйте выражение

,

где e – относительная диэлектрическая проницаемость (для кремния 11.8); e₀ ,

e – см. вариант 7.

9. Определите пространственный заряд в полупровонике на границе контакта металл–полупроводник (золото–кремний), если напряжение, падающее в области заряда, (j_i) равно 0.6 В, а кремний содержит 6×10¹⁶см^–3 донорной примеси (N_d). Используйте выражение

,

где е – см. вариант 8.