【題目】有—塊長條形的純凈半導(dǎo)體硅，其橫截面積為2．5cm2，通有電流2mA時(shí)，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(gè)硅原子至多只釋放一個(gè)自由電子，試估算此半導(dǎo)體材料中平均多少個(gè)硅原子中才有一個(gè)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(gè)硅原子釋放出一個(gè)自由電子

【解析】

設(shè)此半導(dǎo)體單位體積內(nèi)有n個(gè)自由電子(因此也有n個(gè)空穴),以S表示此半導(dǎo)體的橫截面積,vl和v2分別表示半導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)體中的總電流為

I=Il+I2③

由此得

n=④

由題意知,此半導(dǎo)體單位體積內(nèi)有瓦個(gè)硅原子釋放出自由電子.

單位體積半導(dǎo)體硅內(nèi)的原子個(gè)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(dǎo)體材料中,平均約1×105個(gè)硅原子釋放出一個(gè)自由電子.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

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

(1)實(shí)驗(yàn)中下列各項(xiàng)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(yuǎn)小于小車的質(zhì)量

C．調(diào)整定滑輪的高度，保證細(xì)線與長木板平行

D．小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，先釋放小車，再接通電源

(2)實(shí)驗(yàn)中當(dāng)彈簧測力計(jì)示數(shù)為F=0.8N時(shí)，由紙帶求得小車加速度a=4m/s2，則此實(shí)驗(yàn)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(xué)作出的小車加速度與彈簧測力計(jì)示數(shù)的關(guān)系圖像，其中符合實(shí)驗(yàn)事實(shí)的圖線是 _

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】有兩個(gè)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(gè)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?yán)妙}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(jìn)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(shí)刻，船B和C恰好同時(shí)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(shí)刻作為計(jì)算時(shí)間的零點(diǎn)，求在t時(shí)刻B、C兩船間距離的中點(diǎn)M到船A的連線MA繞M 點(diǎn)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(diǎn)正上方的裝置M每隔相等的時(shí)間由靜止釋放一小球。當(dāng)某小球離開M的同時(shí)，O點(diǎn)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(yùn)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(shí)間是多少？

（2）求小車左端離O點(diǎn)的水平距離s；

（3）若至少有2個(gè)小球落到平板車上，則釋放小球的時(shí)間間隔Δt應(yīng)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(dǎo)軌，它們之間連接一個(gè)阻值R=10Ω的電阻；導(dǎo)軌間距為L=lm，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，長約lm，質(zhì)量m=0.lkg的均勻金屬桿水平放置在導(dǎo)軌上（金屬桿電阻不計(jì)），它與導(dǎo)軌的滑動摩擦因數(shù)，導(dǎo)軌平面的傾角為°在垂直導(dǎo)軌平面方向有勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)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(yùn)動的過程中經(jīng)過桿的電量q=lc，求：

（1）當(dāng)AB下滑速度為4m/s時(shí)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(yùn)動通過的距離；

（4）從靜止開始到AB勻速運(yùn)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(dǎo)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(xì)管連通(細(xì)管容積可忽略)．兩氣缸內(nèi)各有一個(gè)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(dāng)兩活塞下方氣體處于平衡狀態(tài)時(shí)，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(shí)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(dá)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(gè)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(xué)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(xué)獎(jiǎng)．若速度相同的一束粒子由左端射入質(zhì)譜儀后的運(yùn)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(fù)電

B. 速度選擇器的P1極板帶負(fù)電

C. 在B2磁場中運(yùn)動半徑越大的粒子，質(zhì)量越大

D. 在B2磁場中運(yùn)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(diǎn)，DB長度s=2m，BC為光滑圓弧軌道，兩軌道在B點(diǎn)平滑連接。C點(diǎn)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(diǎn)由靜止開始運(yùn)動，受到恒定的摩檫力f=6N。當(dāng)滑塊運(yùn)動到B點(diǎn)后撤去恒力F。 求：（g取10m/s2）

(1)滑塊從D點(diǎn)運(yùn)動到B點(diǎn)的過程中合力做的功。

(2)滑塊運(yùn)動到B點(diǎn)時(shí)恒力F的功率。

(3)滑塊在圓弧軌道BC上所能達(dá)到的最大高度h.

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

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