大学物理学习指导(第21章)new

《大学物理学习指导(第21章)new》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、山]^、理工大学备课欽年月日1~―；；；^；；^^：^^^物埋学与现代科学技术、一、基本要求1.了解固体能带的形成，并用能带观点区分导体、半导体和绝缘体。了解本征半导体、11型半导体和口型半导体。^2，了解激光的形成、特性及其主要应用。，^卩1&一、基本概念和主要内容1.固体的能带结构大量原子结合成晶体时，电子的原有能级分裂为能带。满带:能带中的所有能级都被电子占据的能带。满带中的电子不起导电作用。，带:仅部分能级被电子占据的能带。导带中的电子有导电作用。空带:与原子的激发能级相应的能带，通常没有电子占据。电子进人空带后呈现一定的导电性，则空带也称为导

2、带。导体：价带未填满，或价带是满带、但与相邻空带部分重叠。绝缘体：价带为满带，且满带与导带间的禁带宽度较大^3～^^^)。半导体：价带为满带，且满带与导带间的禁带宽度较小(五，^0，1～？^^)。1.杂质半导体：11型半导体:在本征半导体〈四价）中掺入五价元素的杂质。电子是多数载流子，空穴是少数载流子。杂质中电子的能级处于禁带中，且靠近导带的底部。口型半导体:在本征半导体〈四价）中摻入三价元素的杂质。空穴是多数载流子，电子是少数载流子。杂质中空穴的能级处于禁带中，且靠近满带顶部。3^半导体器件利用杂质半导体可制成二极管、三极管、^05晶体管等，在现代科

3、学技术中有广泛的应用。―，⋯―1圍11纏一一~~'-激光是光与原子(或分子、离子)相互作用而产生的受激辐射放大的光。受激辐射：受外来光子的诱发作用，原子从高能级跃迁到低能级，同时辐射一个与外来光子的频率、相位、偏振态以及传播方向都完全相同的光子。因此，受激V辐射可以实现光放大。产生激光的条件:（工)粒子数反转;（^)合适的能级结构；（？)光学谐振腔。&8光学谐振腔的作用：提高激光的单色性、方向性、相干性和强度。激光器的组成：工作物质、激励装置和光学谐振腔。激光的特性:（！)方向性好、亮度高;②单色性好;（；)相干性好;(^)光脉冲的宽度窄。，5，超导

4、电性-—一^~^^―^^^^-"^：第页山并、理工大學备课欽年月0在临界温度下，电阻突然降为零的现象称为超导电现象。超导体的两大主要特征:（工)零电阻率；（^)完全抗磁性。约瑟夫森隧道电流效应:库珀电子对穿过超导体隧道结的势垒，形成隧道电流的现象。0'石.量子计算机遵循量子力学规律的量子计算系统。三、思考题1怎样从能带结构区分绝缘体、本征半导体和导体？答绝缘体的价带为满带，且禁带较宽，五，约为3~66^。本征半导体的价带为满带，但禁带较窄，5《约为0.1—26^。导体的价带为未满带即导带;或者价带虽是满带，但与另一相邻的空带部分重叠，形成新的未满带即导

5、带。0为什么杂质半导体的导电性能优于本征半导体？卩躭答杂质半导体能够在禁带中形成局部能级。对II型半导体来说，施主能级靠近导带底，杂质价电子极易进'人导带成为自由电子。对口型半导体来说，受主能^^^^^近满带顶部，满带顶部的电子极易跃迁到这些局部能级。/^^^^^^3在本征半导体中，掺入几价元素的杂质可以分别得到II型和型半导体？并画出相应的能带结构图。答摻入五价元素可得到II型半导体，掺入三价元素可得到口型半导体。5导带受主能级01'厶"型半导体？型半导体~I(^图1'^-0型(或！)型)半导体中的多数载流子是什么？少数载流子是什么？为什么口II结

6、具有单向导电性？答II型半导体中的多数载流子是电子,少数载流子是空穴。9型半导体中的多数载流子是空穴，少数载流子是电子。口！!结中的电场是由II型区指向口型区的，当外加正向电压（电源正极接到口型区）时，外电场与内电场的方向相反,使势垒降低，因此II型区的电子和口型区的空穴易于通过口11结，向对方扩散，形成正向电流。当外加反向电压时,外电场与内电场的方向相同,使势垒升高，因此II型区的电子和型区的空穴难于通过结,扩散电流趋于零。因此，口1^^：^^；^！^^，。山系理工大学备课纸年月日在下列的各种条件中，哪些是产生激光的条件？(丄）自发辐射;（？)受激辐

7、射;（？)粒子数反转;(^)三能级系统;（^)光学谐振腔。口答（？)"？）"^)";!)都是产生激光的条件。[^[^^^^激光器一般由哪几部分组成？激光的特性是什么？答由工作物质、泵浦〈激励)装置、光学谐振腔三部分组成。一激光的特性：^;^)方向性好、亮度髙;（^)单色性好;（？)相干性好；^学谐^"^到什《^用7答（门产生与维持光的振荡，使光得到加强；(^)使激光有极好的方向性；(？)使激光的单色性好。四、习题分别把铝〈三价)和磷〈五价)掺杂到纯净的硅中，会得到什么类型的半导体？并在能带结构图中标出相应的局部能级。解把铝〖三价）掺杂到纯净的硅中，得到

8、口^空穴）型半导体，能带结构如图"；)所示。一把磷〈五价)摻杂到纯净的硅中，得到电子）型半导体