材料科学与工程基础作业讲评-8.ppt

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1、4-41在20℃时1m3内含有1021个电荷载体的半导体的电阻率为0.1Ω·m，如果在电场为0.15V·mm-1时可传导1A的电流，试计算电导的平均漂移速度=nq=nqv/E,so,v=E/nq=E/(nq)=150/[1021*1.6*10-19*0.1]=9.375m/s载流子的迁移率，其物理意义为载流子在单位电场中的迁移速度。第十二次作业中文4-43已知硅和锗在300℃的电阻率分别为2.3×103μΩ·m和0.46μΩ·m，试分别计算硅和锗在250℃的电导率。4-43:ln=C-[Eg/(2kT)],或=0exp[-Eg/(2kT)]ln(1/2)=-

2、Eg/(2k)[1/T1-1/T2],R=1/硅半导体(Eg=1.2ev,k=8.6210-5ev)：250C,=0.15103(Ωm)-1锗半导体(Eg=0.67ev,k=8.6210-5ev)：250C,=1.14106(Ωm)-14-49产生介电损耗的原因是什么？主要的影响因素有哪些？定义：电介质在交变电场作用下,电能转变成热能而损耗。或P357。主要原因：漏电电流和极化电流损耗主要影响因素：(1)分子结构：极性大，tg大；基团数目多tg大；(2)小分子及杂质；(3)多相体系；(4)交变电场频率；(5)温度英文书:12.11(a)Calculateth

3、edriftvelocityofelectronsingermaniumatroomtemperatureandwhenthemagnitudeoftheelectricfieldis1000V/m.(b)Underthesecircumstances,howlongdoesittakeanelectrontotraversea25mm(1in.)lengthofcrystal?Solution:(a)v=E=0.38m2.(Vs-1)1000V/m=380m/s(b)25mm/(380m/s)=6.610-5s12.14:(a)Calculatethenumberoffr

4、eeelectronspercubicmeterforgoldassumingthatthereare1.5freeelectronspergoldatom.TheelectricalconductivityanddensityforAuare4.3107(Ω-m)-1and19.32g/cm3,respectively.(b)NowcomputetheelectronmobilityforAu.Solution:n=1.5(/M)NA=1.5[19.32106(g/m3)197(g/mol)]6.021023=8.861028m-3=n

5、e

6、eSo,e

7、=/[n

8、e

9、]=(4.3107Ω-1m-1)[(8.861028m-3)(1.610-19C)]=3.0310-3m2/V-s12.38Theintrinsicelectricalconductivitiesofasemiconductorat20and100Care1.0and500(Ω-m)-1,respectively.Determinetheapproximatebandgapenergyforthismaterial.Solution:ln=C－Eg/(2kT)so,ln1=C－Eg/(2kT1),ln2=C－Eg/(2kT2)ln1-ln2=

10、Eg/(2kT2)-Eg/(2kT1)=(Eg/2k)[1/T2-1/T1)]so,Eg=(ln1-ln2)2k[1/T2-1/T1]=(ln1-ln500)28.6210-5eV/K(1/373-1/293K)=1.46eV12.51Attemperaturesbetween775Cand1100C,theactivationenergyandpre-exponentialforthediffusioncoefficientofFe2+inFeOare102,000J/moland7.310-8m2/s,respectively.Computethemob

11、ilityforanFe2+ionat1000C.Solution:D=D0exp（-Qd/RT）=7.3×10-8exp[-102000/（8.314×1273）]=4.76×10-11m2/s=neD/(kT)P390=2×1.6×10-19C×4.76×10-11m2/s(1.38110-23J/K×1273K)=8.7×10-10m2/V-s=neD/(kT)P390=2×4.76×10-11m2/s(8.6210-5ev/K×1273K)=8.7×10-1