Отправляет email-рассылки с помощью сервиса Sendsay

RFpro.ru: Консультации по физике

Подписаться Бесплатная «Серебряная» новостная рассылка . Подписчиков 704 RSS
←   Январь 2010   →
 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31


За последние 60 дней ни разу не выходила


Открыта: 14-07-2005

Автор
Калашников О.А.

Статистика

704 подписчиков
0 за неделю
←   Все выпуски   →

RFpro.ru: Физика


Хостинг портала RFpro.ru:
Московский хостер
Профессиональный платный хостинг на базе Windows 2008

РАССЫЛКИ ПОРТАЛА RFPRO.RU

Чемпионы рейтинга экспертов в этой рассылке

Гордиенко Андрей Владимирович
Статус: Профессор
Рейтинг: 3799
∙ повысить рейтинг » 		Shvetski
Статус: Специалист
Рейтинг: 2119
∙ повысить рейтинг » 		Boriss
Статус: Академик
Рейтинг: 1597
∙ повысить рейтинг »

/ НАУКА И ОБРАЗОВАНИЕ / Точные и естественные науки / Физика

Номер выпуска:912
Дата выхода:01.01.2010, 21:00
Администратор рассылки:Химик CH, Модератор
Подписчиков / экспертов:247 / 101
Вопросов / ответов:3 / 3

Вопрос № 175652: Здравствуйте. Помогите пожалуйста решить задачу по статической физике: Рассчитайте концентрацию электронов в зоне проводимости чистого германия при температуре T=300К. Ширина запрещенной зоны ΔEg=0,67 эВ. Эффективные массы элек...

Вопрос № 175653: Здравствуйте. Помогите пожалуйста решить задачу по статической физике. Вычислить энергию Ферми для валентных электронов в металле, если известно, что эффективная масса электронов me*=1,2me, а их концентрация n=6•10 Вопрос № 175655: Здравствуйте. Помогите пожалуйста решить задачу по статической физике. Найти более вероятное значение кинетической энергии Eнв для частиц газа при температуре T=300К...
Вопрос № 175652:

Здравствуйте. Помогите пожалуйста решить задачу по статической физике:

Рассчитайте концентрацию электронов в зоне проводимости чистого германия при температуре T=300К. Ширина запрещенной зоны ΔEg=0,67 эВ. Эффективные массы электронов и дырок mn*=0,57me и mp*=0,37me

Отправлен: 27.12.2009, 14:04
Вопрос задал: Silverdragoon, Посетитель
Всего ответов: 1
Страница вопроса »

Отвечает Boriss, Академик :
Здравствуйте, Silverdragoon.
В чистом полупроводнике речь идет о концентрации собственных носителей заряда (электронов и дырок в равных количествах).
Обозначают через ni.
Эта величина рассчитывается по формуле:
ni = √(Nc•Nv)e-(Eg/(2kT)).
Здесь:
Nc - эффективная плотность состояний в зоне проводимости,
Nv - эффективная плотность состояний в валентной зоне.
Eg - ширина запрещенной зоны,
k - постоянная Больцмана, которая в данном случае, когда Eg выражена в электронвольтах, равна 8,617•10-5 эВ/К.
Т - абсолютная температура.
Эффективные плотности состояний рассчитываются по формулам:
Nc = 2((2•pi•mn•k•T)/(h•h))3/2. Обычно в знаменателе пишут h2, но имеющаяся система кодов не позволяет вставлять внутрь одного другой.
Nv = 2((2•pi•mp•k•T)/(h•h))3/2.
Здесь через pi - я обозначил соответствующую ко нстанту ПИ.
mn, mp - эффективные массы электронов и дырок.
h - постоянная Планка = 6,626•10-34 Дж•с.
k - постоянная Больцмана, но тут ее нужно записать в Дж/К, т.е. k = 1,38•10-23 Дж/К.
Теперь заметим, что обе формулы удобно записать в виде:
Nc = 2((2•pi•mo•k•T)/(h•h))3/2•(kn)3/2 = K•(kn)3/2
Nc = 2((2•pi•mo•k•T)/(h•h))3/2•(kp)3/2 = K•(kn)3/2
Здесь mo - масса электрона = 9,1•10-31 кг, а
kn = 0,57; kp = 0,37 (Заданы Вам в условии задачи).
Первый сомножитель K одинаков для обоих формул.

Начинаем вычислять (с помощью значка ^ обозначу возведение в степень):
K = 2((2•3,14•9,1•10^(-31)•1,38•10^(-23)•300)/((6,626•10^(-34))^2))3/2 м-3 =
2(5,39•10^(16))3/2 м-3 = 2•1,25•1025 м-3 = 2,5•1025 м-3
Тогда:
Nc = 2,5•1025•(0,57)3/2 м-3 = 2,5•1025•0,43 м-3 = 1,08•1025 м-3
Nv = 2,5•1025•(0,37)3/2 м-3 = 2,5•1025•0,23 м-3 = 5,63•1024 м-3

√(Nc•Nv) = √(1,08•1025•5,63•1024) м-3 = 7,8•1024 м-3
e-Eg/(2kT) = e-0,67/(2•8,617•10^(-5)•300) = e-12,96 = 2,36•10-6.
И окончательно:
ni = 7,8•1024 • 2,36•10-6 м-3 = 1,84•1019 м-3
-----
Вывод - то место в тексте, где вы устали думать

Ответ отправил: Boriss, Академик
Ответ отправлен: 27.12.2009, 21:30

Как сказать этому эксперту "спасибо"?
  • Отправить SMS #thank 258185 на номер 1151 (Россия) | Еще номера »
  • Отправить WebMoney:
    • Вам помогли? Пожалуйста, поблагодарите эксперта за это!

    Вопрос № 175653:

    Здравствуйте. Помогите пожалуйста решить задачу по статической физике.

    Вычислить энергию Ферми для валентных электронов в металле, если известно, что эффективная масса электронов me*=1,2me, а их концентрация n=6•1028 см-3

    Отправлен: 27.12.2009, 14:10
    Вопрос задал: Silverdragoon, Посетитель
    Всего ответов: 1
    Страница вопроса »

    Отвечает Gerhard, Практикант :
    Здравствуйте, Silverdragoon.
    Используя функцию распределения электронов в металле (в приближении свободных электронов - см., например, здесь):
    N(E)dE=4*pi*V*(2*m)3/2*√(E)*dE/h3
    где h=6,62*10-34 Дж*с - постоянная Планка, m - эффективная масса электронов, равная по условию m=1,2me, me=9,11*10-31 кг - масса свободного электрона, V - объем
    и интегрируя её в пределах от 0 до наибольшей энергии - искомой энергии Ферми EF найдем полное число электронов равно N
    N=8*pi*V*(Ef)3/2*(2*m)*3/2/3*h3
    Учитывая, что концентрация n есть отношение числа электронов N к занимаемому ими объему V:
    n=N/V
    выразим энергию Ферми EF
    EF=h2*(3*n/(8*pi))2/3/(2*m)=(6,62*10-34)2*(3*6*1028/(8*pi))2/3/(2*1,2*9,11*10-31)=7,43*10-19 Дж
    Учитывая, что 1 эВ=1,6*10-19 Дж, EF=4,6 эВ
    P.S. У Вас в условии сказано, что n=6∙1028 см -3, однако при такой концентрации получится аномально высокое значение для энергии Ферми порядка 46000 эВ, значит, должо быть n=6∙1028 м -3, что является стандартным значением для металлов.

    -----
    Respect. Love. Compassion

    Ответ отправил: Gerhard, Практикант
    Ответ отправлен: 27.12.2009, 16:07

    Как сказать этому эксперту "спасибо"?
  • Отправить SMS #thank 258170 на номер 1151 (Россия) | Еще номера »
  • Отправить WebMoney:
    • Вам помогли? Пожалуйста, поблагодарите эксперта за это!

    Вопрос № 175655:

    Здравствуйте. Помогите пожалуйста решить задачу по статической физике.

    Найти более вероятное значение кинетической энергии Eнв для частиц газа при температуре T=300К

    Отправлен: 27.12.2009, 14:18
    Вопрос задал: Silverdragoon, Посетитель
    Всего ответов: 1
    Страница вопроса »

    Отвечает Shvetski, Специалист :
    Здравствуйте, Silverdragoon.
    Наиболее вероятная скорость
    v=√(2*R*T/M), R=NA*k=8,31 Дж/моль*К, M- молярная масса, NA=6*1023 1/моль, k=1,23*10-23 Дж/К
    Наиболее вероятное значение кинетической энергии
    Eнв=1/2*m0*v2, m0=M/NA,
    Тогда
    Енв=k*T= 4.14*10-21 Дж

    Удачи
    исправление BBCode
    -----
    ∙ Отредактировал: Химик CH, Модератор
    ∙ Дата редактирования: 27.12.2009, 16:09 (время московское)

    Ответ отправил: Shvetski, Специалист
    Ответ отправлен: 27.12.2009, 14:59

    Как сказать этому эксперту "спасибо"?
  • Отправить SMS #thank 258168 на номер 1151 (Россия) | Еще номера »
  • Отправить WebMoney:
    • Вам помогли? Пожалуйста, поблагодарите эксперта за это!

    Оценить выпуск »
    Нам очень важно Ваше мнение об этом выпуске рассылки!

    Задать вопрос экспертам этой рассылки »

    Скажите "спасибо" эксперту, который помог Вам!

    Отправьте СМС-сообщение с тестом #thank НОМЕР_ОТВЕТА
    на короткий номер 1151 (Россия)
    Номер ответа и конкретный текст СМС указан внизу каждого ответа.

    Полный список номеров »

    * Стоимость одного СМС-сообщения от 7.15 руб. и зависит от оператора сотовой связи. (полный список тарифов)
    ** При ошибочном вводе номера ответа или текста #thank услуга считается оказанной, денежные средства не возвращаются.
    *** Сумма выплаты эксперту-автору ответа расчитывается из суммы перечислений на портал от биллинговой компании.

    © 2001-2009, Портал RFpro.ru, Россия
    Авторское право: ООО "Мастер-Эксперт Про"
    Автор: Калашников О.А. | Программирование: Гладенюк А.Г.
    Хостинг: Компания "Московский хостер"
    Версия системы: 2009.6.13 от 28.12.2009
    В избранное