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1、《大学物理All》作业No.9原子结构固体能带理论一、判断题：(用“T”和“F”表示)[F]1.量子力学中的“隧道效应”现象只有粒子总能量高于势垒高度时方岀现。解:教材222.总能量低于势垒高度的粒子也能穿过势垒到达势垒另外一侧的现象叫做‘隧道效应”[F]2.根据量子力学理论，氢原了中的电了是作确定的轨道运动，轨道是量了化的。解：教材227.电子在核外不是按一定的轨道运动的，量子力学不能断言电子一定出现在核外某个确定的位置，而只能给出电子在核外各处出现的概率。[F]3.本征半导体是电子与空穴两种载流
2、子M吋参与导电，而N型半导体只有电子导电。T]4.固体中能带的形成是山于凼体中的电子仍然满足泡利不相容原理。解：只要是费米子都要遵从泡利不相容原理，电子是费米子。[T]5.山于P型和N型半导体材料接触时载流子扩散形成的PNA有单向导电性。解:教材244.二、选择题：1.下列各组量子数中，哪一组可以描述原子中电子的状态？ID](A)n=2,/=2，tn，=0,=—(B)/?=3，/=1，/«/=一2，=—22(D)z?=3，Z=21/=2，mi-h——52解：根据原子中电子四个量子数取位规则和泡利不相
3、容原理知D对。故选D2.与绝缘体相比较，半导体能带结构的特点是ID](A)导带也是空带(B)满带与导带重合(C)满带中总是有空穴，导带中总是冇电了(D)禁带宽度较窄解:教材241-242.3.在原子的L壳层中，电子可能具有的四个量子数(〜/，叫)是⑴(2,0,H去)(3)(2,1,1,2以上叫种取值中，哪些是正确的？[](A)只有(1)、⑵是正确的(2)(2,1,0,--)2导带(空带)▲⑷(2，1，-1，4).1..2木木(B)只有(2)、(3)是正确满带施主能级的(C)只有⑵、(3)、(4)是正
4、确的(D)全部是.E确的解：原子的L壳层对应主景子数=角量子数可为/=0，1，2,磁景子数可为mt=0,±l,±2,自旋量子数可为=—1,1,根裾原子中电子四个M子数取值规则22和泡利不相各原理知只有(2)、(3)、(4)正确。故选C1.硫化镉(CdS)晶体的禁带宽度为2.42eV，耍使这种品体产生本征光电导，则入射到品体上的光的波长不能人于(普朗克常量A=6.63X10'34J.s,基本电荷e=1.6X10_19C):IDJ(A)650nm(Inm=10_9m)(B)628nm(C)550nm(D
5、)514nm解：耍使这种品体产生本征光电导，则入射光子能量应大于等于品体的禁带宽度，即有,w,w6.63xio-34x3xl88.lzl1A_9/、hv=—>2.42eVA<=—=514x10(m)A2.42(eV)2.42x1.6x10—19故入射到晶体上的光的波长不能人于514(nm)2.下述说法中，正确的冇：[C](A)本征半导体是电子与空穴两种载流子同吋参与导电，而杂质半导体(n或p型)只有一种载流子(屯子或空穴)参与导屯，所以，本征半导体导电性能比杂质导体好(B)n型半导体的导电性能优于p
6、型半导体，因为n型半导体是负电子导电，p型半导体是正离了•导电(C)n型半导体中杂质原了所形成的局部能级靠近导带的底部，使局部能级中多余的电了容易被激发跃迁到导带中去，大大提高了半导体导电性能(D)p型半导体的导电机构完全决定于满带中空穴的运动解：由木征、P型、N型半导体能带特征(P242)知：(C)正确故选C三、填空题：1.根据S了力学理论，氢原了中电了•的角动S在外磁场方向上的投影为=m，，当角景子数/=2吋，人的可能取值为0，力，-h,2h,-2h。解：1=2,W/=0，±l，±22.多电子原
7、子中，电子的排列遵循泡利不相容原理和能:U•最小原理。3.根据量子力学理论，M原子中也子的角动量为L=▽/(/+1)方。当主量子数《=4时，电子角动量的可能取值为。根据泡利不相界原理，在角量子数/=3的电+支壳层上最多可能有的电+数为14个。解：当主量子数《=4时，角fi子数/对能取的值为0，1,2,3超子动量矩的可能取值为:/=0时，L=0；Z=1时，£=V2/?；/=2R'J',L-V6h；/=3时，厶=a/H方。角虽子数/=3的电了•支壳层上敁多吋能有的电了•数为：2(2/+1)=14个4.本
8、征半导体掺五价元素杂质即可成为11盥半导体,它的多数载流子是_电子，如果掺二价元素杂质成为P型半导体,必的多数载流+是_空穴。请在所附的两个能带图屮分别记性画出施卞能级或受主能级。禁带丄施主能级个禁带丄满带,-34hhhh“h、h、h4—，3^—，2^—，^―，0,一^―，一2^—，一32/rInInInInInInIn2.试由泡利不相界原理求出p分売层最多能界纳的电子数，并写出这些电子的和％.值组合。解：P分壳层对hV:的角景子数/=1，则由泡利不相各原理知磁量子数
