Предлагаемое вниманию советского читателя пособие имеет целью помочь читателю; студенту, преподавателю вуза или молодому специалисту, приступившему к изучению физической, особенно полупроводниковой, электроники, приобрести практические навыки в решении конкретных задач. Оно составлено как дополнение к учебным пособиям по лекционным курсам физической электроники, читавшимся в Лондонском университете и Институте инженеров-электриков. Помещенные в нем задачи органически связаны между собой и охватывают почти все основные разделы современной физической электроники. Большая часть из них сопровождается пояснениями и численными решениями. Многие задачи носят физический характер и требуют только качественных ответов. Решения задач выполнены в системе единиц СИ.
В научно-технической литературе, имеющейся на русском языке, подобные пособия по физической электронике отсутствуют.
Следует отметить, что английское издание этой небольшой, хорошо оформленной книги содержит значительное количество ошибок, опечаток и прочих дефектов, возникших, по-видимому, в результате небрежной ее подготовки. Переводчик и редакторы приняли все зависящие от них меры к их выявлению и исправлению как в формулировке условий задач, их решении, так и в подписях к рисункам и надписях на них. Многие термины, особенно используемые в технике новых
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие редактора;(Перевода ..; .: ;;.-. .. ....... 3
Предисловие авторов................7
Глава 1. Движение заряженных частиц в электрическом и магнитном полях.................... 9
Задача 1. Основные формулы кинематики........9
Задача 2. Скорость, время пролета и энергия электрона в
электрическом поле плоского конденсатора . . 10 Задача 3. Движение электрона, влетающего в поле плоского конденсатора под углом 30° к горизонтали 13
Задача 4. Отражательный клистрон.........17
Задача 5. Траектория электрона в электрическом поле плоского конденсатора ........... 20
Задача 6. Система электростатического отклонения в электронно-лучевой трубке. Вывод формулы и расчет чувствительности к электростатическому отклонению................22
Задача 7. Движение электрона в магнитном поле .... 27 Задача 8. Принцип действия и "расчет циклотрона .... 29 Задача 9. Винтовое движение электрона в магнитном поле 31 Задача 10. Об электроне, влетающем в магнитное поле соленоида под углом 5° к его оси........35
Задача 11. Определение и расчет чувствительности к магнитному отклонению электронно-лучевой трубки 36
Упражнения..................39
Глава 2. Термоэлектронная эмиссия...........44
Задача 1. Формула Ричардсона — Дешмана. Работа выхода. Электровакуумные приборы и катодные материалы, применяемые в технике. Характеристики 44 Задача 2. Вывод формулы Ричардсона—Дешмана. Эффект Шоттки..............47
Задача 3. Расчет эффективной работы выхода.....49
Задача 4. Вывод формулы для уменьшения работы выхода.
Вычисления. Потенциальная энергия .... 51 Задача 5. Вывод формулы V — Va(x]d) '* и соотношения между временами пролета электронов с учетом и
без учета пространственного заряда ..... 53
Задача 6. Ток в планариом диоде, ограниченный пространственным зарядом. Триод. Расчет коэффициента
усиления электронной лампы ........ 57
Задача 7. Вывод выражений для потенциала, плотности заряда и тока, напряженности поля и скорости
электронов в планариом диоде ...... .59
Задача 8. Распределение электрического поля между двумя параллельными электродами в случаях, когда ток ограничен пространственным зарядом и когда
ток отсутствует.............61
Задача 9. Характеристики вакуумного диода с термоэлектронным катодом............62
Упражнения..................64
Глава 3. Энергетические уровни и зонная теория......68
Задача 1. Боровская модель атома водорода и энергетические уровни в атоме водорода ....... 68
Задача 2. Связь эмпирической формулы Бальмера с воровской моделью атома...........71
Задача 3. Уравнение Шредингера, не зависящее от времени,
и его связь с теорией атома Бора......73 '
Задача 4. Квантовомеханическая теория и четыре главных
квантовых числа ............ 75
Задача 5. Число возможных состояний электрона в атоме
водорода при я = 5...........78
Задача 6. Электрон в одномерном потенциальном ящике 79
Задача 7. Различия между классическим распределением
Больцмана и распределением Ферми — Дирака 82
Задача 8. Функция распределения Ферми — Дирака ... 86
Задача 9. Положение уровня Ферми.........87
Задача 10. Зонная структура металлов, изоляторов и полупроводников. Собственные и примесные полупроводники ...............90
Задача 11. Запрещенная зона. Уровень Ферми. Взаимосвязь между энергиями электрона и фотона . . 93
Задача 12. Положение уровня Ферми "в германии «-типа . , 95
Упражнения..................97
Глава 4. Фотоэффект и стимулированное излучение фотонов . .101
Задача 1. Вычисление энергии фотонов. Работа выхода.
Уравнение фотоэффекта Эйнштейна.....101
Задача 2. Уравнение фотоэффекта Эйнштейна.....102
Задача 3. Фотоэлектронная эмиссия. Квантовый выход. Спектральная чувствительность. Вывод соотношения S/Q = e/hf. Пороговая частота (длина
волны) ................ЮЗ
Задача 4. Внешний фотоэффект. Определение работы выхода с поверхности...........ЮЗ
Задача 5. Вакуумный и газонаполненный фотоэлементы. Вторичная эмиссия. Фотоэлектронный умножитель (ФЭУ). Вычисление квантового выхода и
пороговой длины волны . . f.......109
Задача 6. Фотодиод. Конструкция, характеристики и принцип действия. Солнечный элемент.....П2
Задача 7. Внутренний фотоэффект в полупроводниках. Выход фотоэмиссии. Зонная структура.....45
Задача 8. Внешний фотоэффект, вторичная эмиссия. ФЭУ 117
Задача 9. Принцип работы рубинового лазера.....119
Задача 10. Квантовая теория фотоэффекта. Вычисление постоянной Планка и работы выхода с поверхности .121 Упражнения................, . 124
Глава 5. Механизмы проводимости в полупроводниках .... 126
Задача 1. Проводимость собственных и примесных полупроводников ..............126
Задача 2. Вывод точных соотношений для концентрации электронов и дырок в примесных полупроводниках 129
Задача 3. Вычисление проводимости примесного полупроводника ...............131
Задача 4. Вычисление проводимости собственного и примесного полупроводников ......... 133
Задача 5. Концентрация собственных носителей тока и удельное сопротивление чистых германия и кремния при разных температурах. Температурная зависимость удельного сопротивления при различных уровнях легирования ....... 134
Задача 6. Изменение концентрации избыточных неосновных
носителей An. Вывод выражения для Ая . , .137
Задача 7. Дрейфовый и диффузионный токи. Вывод соотношения Эйнштейна для диффузии электронов и дырок...............140
Задача 8. Вывод уравнения диффузии........144
Упражнения ..................146
Глава 6. Диоды...................151
Задача 1. Искривление энергетических уровней на контакте металл — полупроводник я-типа. Выпрямляющее действие такого перехода ......... 151
Задача 2. Потенциальный барьер на границе р— п-пере-
хода.................154
Задача 3. Диффузионный потенциал на р — n-переходе в случае, когда концентрация примеси в дырочной области больше, чем в электронной.....159
Задача 4. Использование р — я-перехода для выпрямления
тока. Основное уравнение диода ...... 163
Задача 5. Вывод основного уравнения диода.....167
Задача 6. Использование р — n-перехода в качестве переменного резистора............169
Задача 7. Емкость обедненного слоя р — я-перехода . . 171
Задача 8. Физический механизм лавинного и зенеровского
пробоя................176
Упражнения ..................178
Глава 7. Транзисторы и другие твердотельные устройства ... 182
Задача 1. Эффективность эмиттера, коэффициент переноса
и коэффициент умножения коллектора . . . .182
Задача 2. Механизм прохождения тока через базу р — я — р-транзистора при нормальном смещении. Зонные диаграммы......., . 186
Задача 3. Коэффициент переноса. Вывод выражения
Р = sch(W/L), Высокочастотные эффекты . . . 190
Задача 4. Электронная и дырочная компоненты тока в раз-
Цена: 100руб.
