【題目】有—塊長條形的純凈半導體硅，其橫截面積為2．5cm2，通有電流2mA時，其內(nèi)自由電子定向移動的平均速率為7．5×10-5m/s，空穴定向移動的平均速率為2．5 ×10-5m/s．已知硅的密度為2．4×103kg/m3，原子量是28．電子的電荷量大小為e=1．6×10-19C．若一個硅原子至多只釋放一個自由電子，試估算此半導體材料中平均多少個硅原子中才有一個硅原子釋放出自由電子?阿伏伽德羅常數(shù)為N0=6．02×1023mol-1．

【答案】平均約1×105個硅原子釋放出一個自由電子

【解析】

設(shè)此半導體單位體積內(nèi)有n個自由電子(因此也有n個空穴),以S表示此半導體的橫截面積,vl和v2分別表示半導體中空穴和自由電子的定向移動速率,Il和I2分別表示半導體中空穴和自由電子定向移動形成的電流,則

Il=nevlS①

I2=nev2S②

半導體中的總電流為

I=Il+I2③

由此得

n=④

由題意知,此半導體單位體積內(nèi)有瓦個硅原子釋放出自由電子.

單位體積半導體硅內(nèi)的原子個數(shù)為

N=N0⑤

式中ρ和M分別為硅的密度和摩爾質(zhì)量,N0=6.02×1023mo1-1是阿伏伽德羅常數(shù).由④⑤式得

⑥

代入有關(guān)數(shù)據(jù)得

=1×105⑦

即此半導體材料中,平均約1×105個硅原子釋放出一個自由電子.

練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】某同學用如圖所示的實驗裝置完成“探究質(zhì)量一定時加速度與力的關(guān)系”實驗，如圖中小車的質(zhì)量為M，鉤碼質(zhì)量為m.不計繩與滑輪問摩擦及空氣阻力影響，g取10m/s.

(1)實驗中下列各項操作正確或必須滿足的是____________.

A．將帶有定滑輪的長木板的左端墊高，平衡摩擦力

B．保證鉤碼質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量

C．調(diào)整定滑輪的高度，保證細線與長木板平行

D．小車靠近打點計時器，先釋放小車，再接通電源

(2)實驗中當彈簧測力計示數(shù)為F=0.8N時，由紙帶求得小車加速度a=4m/s2，則此實驗過程中小車質(zhì)量為__________kg、所掛鉤碼質(zhì)量為________kg.

(3)如圖是甲、乙、丙三同學作出的小車加速度與彈簧測力計示數(shù)的關(guān)系圖像，其中符合實驗事實的圖線是 _

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】有兩個電阻1和2，它們的阻值隨所加電壓的變化而改變，從而它們的伏安特性即電壓和電流不再成正比關(guān)系（這種電阻稱為非線性電阻）．假設(shè)電阻1和電阻2的伏安特性圖線分別如圖所示．現(xiàn)先將這兩個電阻并聯(lián)，然后接在電動勢E=9.0V、內(nèi)電阻r0 = 2.0Ω的電源上．試利用題給的數(shù)據(jù)和圖線在題圖中用作圖法讀得所需的數(shù)據(jù)，進而分別求出電阻1和電阻2上消耗的功率P1和P2．要求：

i．在題圖上畫出所作的圖線____________．（只按所畫圖線評分，不要求寫出畫圖的步驟及理由）

ii．從圖上讀下所需物理量的數(shù)據(jù)（取二位有效數(shù)字），分別是：__________________；

iii．求出電阻R1消耗的功率P1= ____________，電阻R2消耗的功率P2＝______________．

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】在海面上有三艘輪船，船A以速度u向正東方向航行，船B以速度2u 向正北方向航行，船C以速度2u 向東偏北45°方向航行．在某一時刻，船B和C恰好同時經(jīng)過船A的航線并位于船A的前方，船B到船A的距離為a，船C到船A的距離為2a．若以此時刻作為計算時間的零點，求在t時刻B、C兩船間距離的中點M到船A的連線MA繞M 點轉(zhuǎn)動的角速度．

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，水平地面O點正上方的裝置M每隔相等的時間由靜止釋放一小球。當某小球離開M的同時，O點右側(cè)一長為L=1.2m的平板車開始以a= 6.0m/s2的恒定加速度從靜止開始向左運動，該小球恰好落在平板車的左端。已知平板車上表面距離M的豎直高度為h =0.45m.忽略空氣的阻力，重力加速度g取l0 m/s2。

（1）小球自由落至平板車上表面經(jīng)歷的時間是多少？

（2）求小車左端離O點的水平距離s；

（3）若至少有2個小球落到平板車上，則釋放小球的時間間隔Δt應滿足什么條件？

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示PQ、MN為足夠長的兩平行金屬導軌，它們之間連接一個阻值R=10Ω的電阻；導軌間距為L=lm，導軌電阻不計，長約lm，質(zhì)量m=0.lkg的均勻金屬桿水平放置在導軌上（金屬桿電阻不計），它與導軌的滑動摩擦因數(shù)，導軌平面的傾角為°在垂直導軌平面方向有勻強磁場，磁感應強度為B=0.5T，今讓金屬桿AB由靜止開始下滑，從桿靜止開始到桿AB恰好勻速運動的過程中經(jīng)過桿的電量q=lc，求：

（1）當AB下滑速度為4m/s時加速度的大小；

（2）AB下滑的最大速度；

（3）AB由靜止開始下滑到恰好勻速運動通過的距離；

（4）從靜止開始到AB勻速運動過程R上產(chǎn)生的熱量。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖，導熱性能良好的氣缸A和B高度均為h(已除開活塞的厚度)，橫截面積不同，豎直浸沒在溫度為T0的恒溫槽內(nèi)。它們的底部由—細管連通(細管容積可忽略)．兩氣缸內(nèi)各有一個活塞，質(zhì)量分別為mA=2m和mB=m，活塞與氣缸之間無摩擦，兩活塞的下方為理想氣體，上方為真空。當兩活塞下方氣體處于平衡狀態(tài)時，兩活塞底面相對于氣缸底的高度均為�，F(xiàn)保持恒溫槽溫度不變，在兩活塞土上面同時各緩慢加上同樣大小的壓力，讓壓力從零緩慢增加，直至其大小等于2mg(g為重力加速度)為止。并一直保持兩活塞上的壓力不變；系統(tǒng)再次達到平衡后，緩慢升高恒溫槽的溫度，對氣體加熱，直至氣缸B中活塞底面恰好回到高度為處．求

(1)兩個活塞的橫截面積之比SA：SB；

(2)氣缸內(nèi)氣體的最后的溫度；

(3)在加熱氣體的過程中．氣體對活塞所做的總功。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】1922年英國物理學家阿斯頓因質(zhì)譜儀的發(fā)明、同位素和質(zhì)譜的研究榮獲了諾貝爾化學獎．若速度相同的一束粒子由左端射入質(zhì)譜儀后的運動軌跡如圖所示，則下列相關(guān)說法中正確的是(　 　)

A. 該束帶電粒子帶負電

B. 速度選擇器的P1極板帶負電

C. 在B2磁場中運動半徑越大的粒子，質(zhì)量越大

D. 在B2磁場中運動半徑越大的粒子，比荷越小

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖，AB為足夠長的粗糙水平軌道，D為AB上的一點，DB長度s=2m，BC為光滑圓弧軌道，兩軌道在B點平滑連接。C點高度H=4m，質(zhì)量m=lkg的滑塊，在水平向右的恒力F=10N作用下，從D點由靜止開始運動，受到恒定的摩檫力f=6N。當滑塊運動到B點后撤去恒力F。 求：（g取10m/s2）

(1)滑塊從D點運動到B點的過程中合力做的功。

(2)滑塊運動到B點時恒力F的功率。

(3)滑塊在圓弧軌道BC上所能達到的最大高度h.

(4)若只改變出發(fā)點D的位置，其他條件不變，通過計算分析滑塊能到達C點時s所滿足的條件。

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