Файл: Методические указания к выполнению контрольной работы 3 для студентов зф и идо.doc

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 06.11.2023

Просмотров: 198

Скачиваний: 4

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

СОДЕРЖАНИЕ

Список литературы

Содержание контрольной работы № 3

Длина волны де Бройля, следовательно, равна

ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ ТВЕРДЫХ ТЕЛ1. В изолированных атомах электроны находятся в дискретных энергетических состояниях. У одиночных атомов одного элемента, расположенных на таких больших расстояниях , что взаимодействием между ними можно пренебречь ( , где – постоянная кристаллической решетки), энергия соответствующих энергетических уровней абсолютно одинакова. Так как потенциальная энергия взаимодействия электрона с ядром атома обратно пропорциональна расстоянию между ними ,то атом является для электрона потенциальной ямой, внутри которой электроны находятся на определенных энергетических уровнях. При этом между соседними атомами имеется высокий и широкий потенциальный барьер.При сближении атомов взаимодействие между ними растет. При этом для всех электронов в атомах уменьшается как ширина ( ), так и высота потенциального барьера, причем для валентных электронов высота потенциального барьера может стать ниже их энергетического уровня в изолированном атоме. В этом случае валентные электроны получают возможность легко переходить от одного атома к другому. Такие обобществленные кристаллом электроны называют свободными, а их совокупность – электронным газом.Взаимодействие атомов в кристалле существенно меняет структуру энергетических уровней электронов. При сближении атомов каждый энергетический уровень изолированного атома расщепляется на очень близко расположенных уровней, образующих зону разрешенных энергий. Разрешенные зоны отделены друг от друга запрещенными зонами.Расщепление разных уровней не одинаково. Наибольшее расщепление испытывают высоко расположенные уровни как занятые, так и не занятые электронами. Поэтому зона, соответствующая валентным электронам, оказывается широкой. Для электронов, расположенных на нижних энергетических уровнях атома, потенциальный барьер, после сближения, остается очень трудно проходимым, поэтому соответствующие энергетические уровни практически не расщепляются (рис. 5.1). Следует отметить, что ширина зон не зависит от размеров кристалла. Поэтому, чем больше атомов содержит кристалл, тем теснее располагаются уровни внутри разрешенной зоны. Для кристалла, состоящего, например, из 1023 атомов, расстояние между соседними уровнями зоны составляет примерно 10-23 эВ. Рис. 5.1. Схема образования энергетических зон при сближении атомов(а – постоянная решетки кристалла)2. Существование энергетических зон позволяет объяснить с единой точки зрения различие электрофизических характеристик металлов, полупроводников и диэлектриков.Электрические свойства твердых тел зависят от характера заполнения электронами разрешенных и от ширины запрещенных энергетических зон. Заполнение электронами энергетических уровней в разрешенной зоне осуществляется в соответствии с принципом Паули, согласно которому в системе не может быть даже двух электронов с одинаковым набором всех квантовых чисел. В атоме этими числами являются: – главное квантовое число, – орбитальное, – магнитное, – магнитное спиновое квантовое число.Возможны три случая (рис 5.2). В случае (а) электроны заполняют валентную зону не полностью. Поэтому достаточно сообщить электронам, находящимся на верхних уровнях, совсем небольшую энергию (

, измерено сопротивление без освещения и при освещении . Найдите концентрацию электронов и дырок , обусловленную освещением, если их подвижность и . Считать .

353. Сопротивление собственного полупроводника при температуре равно , а при – . Определите ширину запрещенной зоны полупроводника .

354. Кремниевый образец нагревается от температуры до . Как и во сколько раз изменится его электропроводность? Ширина запрещенной зоны кремния .

355. Тонкая пластина из кремния шириной 2 см помещена перпендикулярно линиям индукции однородного магнитного поля . При плотности тока , направленного вдоль пластины, холловская разность потенциалов оказалась равной . Определите концентрацию носителей тока.


356. Германиевый кристалл, ширина запрещенной зоны которого , нагревают от температуры до . Во сколько раз возрастает электропроводность кристалла?

357. Электропроводность кремния с примесями . Определите подвижность и концентрацию дырок, если постоянная Холла равна . Принять, что полупроводник обладает только дырочной проводимостью.

358. Удельное сопротивление кремния с примесью равно . Определите концентрацию дырок и их подвижность . Принять, что полупроводник обладает только дырочной проводимостью и постоянная Холла равна
R = 410-4 м3 / Кл.

359. Найти минимальную энергию образования пары «электрон-дырка» в собственном полупроводнике, электропроводность которого возрастает в раз при увеличении температуры от до .

360. Удельное сопротивление германиевого фоторезистора . Вследствие освещения концентрация электронов и дырок повысилась на . Вычислите относительное изменение проводимости германия, если подвижность электронов , а дырок .

361. Какая доля радиоактивного изотопа распадается в течение
6 суток? (Период полураспада ).

362. Найдите период полураспада радиоактивного изотопа, если его активность за 10 суток уменьшилась на 24  по сравнению с первоначальной.

363. Определите энергию, которую нужно затратить для отрыва нейтрона от ядра натрия . Масса изотопа равна , а изотопа –

364. Вычислите энергию ядерной реакции . ( ).

365. Ядро урана
, захватив нейтрон , разделилось на два осколка, причем освободилось два нейтрона, а один из осколков является ядром ксенона . Определите второй осколок.

366. Электрон и позитрон, имевшие одинаковые кинетические энергии по , при соударении превратились в два одинаковых фотона. Определите энергию и длину волны каждого из фотонов.

367. Найти массу образца урана , имеющего такую же активность, как образец стронция массой . Период полураспада урана , стронция .

368. Определите энергию, которая освобождается в водородной бомбе при синтезе гелия. Массы водорода, дейтерия, гелия и нейтрона соответственно равны:

.
369. Счетчик -частиц, установленный вблизи радиоактивного изотопа, при первом измерении регистрировал частиц в минуту, а через часа только частиц в минуту. Определите период полураспада изотопа.

370. Ядро лития
, захватив протон, распадается на две -частицы. Напишите реакцию и определите энергию, выделившуюся при этой реакции. Масса лития равна , протона – , – частицы – .




Смотрите также файлы