Файл: Контрольная работа 1 по дисциплине Физика (часть 2).docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 30.11.2023
Просмотров: 522
Скачиваний: 19
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Ответ: 5. Свободный электрон, имея кинетическую энергию 15 эВ, неупруго столкнулся с атомом водорода, находящимся в основном состоянии, и отскочил от него, потеряв часть энергии. Энергия электрона после столкновения оказалась 2.91 эВ. Определить длины волн, которые может излучить атом водорода после столкновения с электроном. Изобразите на рисунке энергетическую диаграмму атома водорода, покажите на ней все переходы между уровнями, которые могут произойти после столкновения. Дано: T=15 эВ, Найти: Решение:Энергия электрона в атоме водорода определяется формулойГде-13,6 эВ – энергия основного состояния,n – главное квантовое число.После получения дополнительной энергии 12,09 эВ электрон с основного состояния (h=1) перейдёт в состоянии с «n»:n=3, то электрон перейдёт в состояние с n=3. По формуле Бора соответствующее излучение имеет длину волны:Постоянная Ридберга:После столкновения может произойти переход:
В этой задаче нет векторных величин.Длина волны де Бройля определяется по формуле:λ=hm*vλ0= 2λv=2v0Ek=m*v22=4m*v022=m*v022+300m*v022=300эВ3=100 эВλ0= hm*v0=h2E kom= 6.62*10-842*300*1.6*10-16*9.1*10-3=6.62*10-8493.5*10-25=0.07*10-9 мОтвет: : λ0= 0.07*10-9 м.7. Образец германия с собственной проводимостью при температуре 300 К имеет удельное сопротивление ???? = 0,5 Ом ⋅ м. Подвижность электронов ???????? =0,38 м2 Вс, подвижность дырок ???????? =0,19 м2 Вс, ???? =16. 1. Определить концентрацию собственных носителей заряда. Начертить энергетическую диаграмму, указав положение свободных и связанных электронов, положение дырок. 2. Определить ширину запрещённой зоны Δ????, считая, что в условии задачи плотность состояний в зоне проводимости и в валентной зоне ???????? = ???????? = 2,5 ⋅ 1025м −3 . 3. Найти величину плотности дрейфового тока через образец, если напряжённость поля Е=200 В/м.Удельная проводимость полупроводника:σ=e(pi*μp+ni*μn)e-заряд электронаp-концентрация дырокn-концентрация электроновУдельная проводимость и удельное сопротивление связаны следующей формулой:σ=1ρТак как полупроводник с собственной проводимостью, тоpi=niТогдаσ=eniμp+μn=1ρpi=ni=1eρμp+μn=11,6*10-19*0,5*(0,19+0,38)=2,2*1019м-3Энергетическая диаграммаКонцентрация собственных носителей заряда и плотности состояний связаны следующей формулой:ni=Nc*Nv*e-ΔW2kTПрологарифмируем формулу:ln(ni)=ln(Nc*Nv*e-ΔW2kT)ln(ni)=ln(Nc*Nv+ln(e-ΔW2kT) ln(ni)=ln(Nc*Nv)-ΔW2kTΔW2kT= ln(Nc*Nv-ln(ni)ΔW2kT=lnNc*NvniΔW=2kT*lnNc*Nvnik-постоянная БольцманаΔW=2*1,38*10-23*300*ln2,5*1025*2,5*10252,2*1019=1,15*10-19 ДжУдельная проводимость и плотность дрейфового тока связаны следующей формулой:σ=JдрEJдр= σ*E=1ρ*E=Eρ=2000,5=1000 Aм2Ответ:pi=ni=2,2*1019м-3ΔW=1,15*10-19 ДжJдр=1000 Aм2
В этой задаче нет векторных величин.Длина волны де Бройля определяется по формуле:λ=hm*vλ0= 2λv=2v0Ek=m*v22=4m*v022=m*v022+300m*v022=300эВ3=100 эВλ0= hm*v0=h2E kom= 6.62*10-842*300*1.6*10-16*9.1*10-3=6.62*10-8493.5*10-25=0.07*10-9 мОтвет: : λ0= 0.07*10-9 м.7. Образец германия с собственной проводимостью при температуре 300 К имеет удельное сопротивление ???? = 0,5 Ом ⋅ м. Подвижность электронов ???????? =0,38 м2 Вс, подвижность дырок ???????? =0,19 м2 Вс, ???? =16. 1. Определить концентрацию собственных носителей заряда. Начертить энергетическую диаграмму, указав положение свободных и связанных электронов, положение дырок. 2. Определить ширину запрещённой зоны Δ????, считая, что в условии задачи плотность состояний в зоне проводимости и в валентной зоне ???????? = ???????? = 2,5 ⋅ 1025м −3 . 3. Найти величину плотности дрейфового тока через образец, если напряжённость поля Е=200 В/м.Удельная проводимость полупроводника:σ=e(pi*μp+ni*μn)e-заряд электронаp-концентрация дырокn-концентрация электроновУдельная проводимость и удельное сопротивление связаны следующей формулой:σ=1ρТак как полупроводник с собственной проводимостью, тоpi=niТогдаσ=eniμp+μn=1ρpi=ni=1eρμp+μn=11,6*10-19*0,5*(0,19+0,38)=2,2*1019м-3Энергетическая диаграммаКонцентрация собственных носителей заряда и плотности состояний связаны следующей формулой:ni=Nc*Nv*e-ΔW2kTПрологарифмируем формулу:ln(ni)=ln(Nc*Nv*e-ΔW2kT)ln(ni)=ln(Nc*Nv+ln(e-ΔW2kT) ln(ni)=ln(Nc*Nv)-ΔW2kTΔW2kT= ln(Nc*Nv-ln(ni)ΔW2kT=lnNc*NvniΔW=2kT*lnNc*Nvnik-постоянная БольцманаΔW=2*1,38*10-23*300*ln2,5*1025*2,5*10252,2*1019=1,15*10-19 ДжУдельная проводимость и плотность дрейфового тока связаны следующей формулой:σ=JдрEJдр= σ*E=1ρ*E=Eρ=2000,5=1000 Aм2Ответ:pi=ni=2,2*1019м-3ΔW=1,15*10-19 ДжJдр=1000 Aм2