内容发布更新时间 : 2024/12/23 3:59:42星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
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10. 试评述下列建议，因为银具有良好的导电性能而且能够在铝中固溶一定的数量，为何不
用银使其固溶强化，以供高压输电线使用？
（a）这个意见是否基本正确（b）能否提供另一种达到上述目的的方法；（c）阐述你所提供方案的优越性。
答：不对。在铝中固溶银，会进一步提高材料的电阻率，降低导电性能。
11. 试说明用电阻法研究金属的晶体缺陷（冷加工或高温淬火）时为什么电阻测量要在低温
下进行？
答：根据马西森定则，晶体缺陷所带来的电阻和温度升高带来的电阻是相互独立的，在低温下测量电阻，则温度带来的电阻变化很小，所测量的电阻能够反映晶体缺陷的情况。 12.
实验测出离子型电导体的电导率与温度的相关数据，经数学回归分析得出关系为1lg??A?BT(1)试求在测量温度范围内的电导激活能表达式；-1(2)若给出T1=500K时，?1=10-9（?m），-1 T2?1000K时，?2=10-6（?m）计算电导激活能的值。（P52）
解：（1）??10(A?B/T)ln??(A?B/T)ln10 ??e(A?B/T)ln10?eln10Ae(ln10.B/T)?A1e(?W/kT)W??ln10.B.k式中k=0.84?10?4(eV/K) lg10-9?A?B/500??（2）??B??3000-6 lg10?A?B/1000 ??W?0.594eV
13.
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本征半导体中，从价带激发至导带的电子和价带产生的空穴共同电导，激发的电子数n可以近似表示为：n?Nexp(?Eg/2kT)式中：N为状态密度，k为波尔兹曼常数，T为热力学温度（K），试回答（1）设N=1023cm-3，k=8.6?10-5eV?k?1时，Si（Eg?1.1eV）,TiO2(Eg?3.0eV)在20?C和500℃所激发的电子数（cm-3）各是多少？-1（2）半导体的电导率?（??cm）可表示为??ne?式中：n为载流子浓度（cm-3），e为载流子电荷（电子电荷16.?10-19C）?为迁移率(cm-1V-1s-1)，当电子(e)和空穴(h)同时为载流子时，??nee?e?nhe?h假设Si的迁移率?e?1450(cm-1V-1s-1)，?h?500(cm-1V-1s-1)，且不随温度变化。试求Si在20℃和500℃时的电导率。解：(1)Si：20℃：n?1023exp(?1.1/(2?8.6?10?5?298) =1023?e?21.83?3.32?1013cm?3500℃:n?1023exp(?1.1/(2?8.6?10?5?773) =1023?e?8?2.25?1019cm?3TiO2:20℃：n?1023exp(?3.0/(2?8.6?10?5?298) =1.4?1013cm?3500℃:n?1023exp(?1.1/(2?8.6?10?5?773) =1.6?1013cm?3（2）20℃：??nee?e?nhe?h?3.32?1013?1.6?10-19?（1450?500）2-1?1.03?10?（?cm）
500℃：??nee?e?nhe?h?2.55?1019?1.6?10-19?（1450?500）-1?7956（?cm）
14. 根据费米-狄拉克分布函数，半导体中电子占据某一能级E的允许状态几率为f(E)为
f(E)=[1+exp(E-EF)/kT]-1
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补充习题：
1. 为什么锗半导体材料最先得到应用，而现在的半导体材料却大都采用硅半导体？
答：锗比较容易提纯，所以最初发明的半导体三极管是锗制成的。但是，锗的禁带宽度（0.67 ev）大约是硅的禁带宽度（1.11 ev）的一半，所以硅的电阻率比锗大，而且在较宽的能带中能够更加有效的设置杂质能级，所以后来硅半导体逐渐取代了锗半导体。硅取代锗的另一个原因是硅的表面能够形成一层极薄的二氧化硅绝缘膜，从而能够制备MOS三极管。因此，现在的半导体材料大都采用硅半导体。
2. 经典自由电子论、量子自由电子论和能带理论分析材料导电性理论的主要特征是什么？
答：经典自由电子论：连续能量分布的价电子在均匀势场中的运动；量子自由电子论：不连续能量分布的价电子在均匀势场中的运动；能带理论：不连续能量分布的价电子在周期性势场中的运动。
根据经典自由电子论，金属是由原子点阵组成的，价电子是完全自由的，可以在整个金属中自有运动，就好像气体分子能够在一个容器内自由运动一样，故可以把价电子看出“电子气”。自由电子的运动遵从经典力学的运动规律，遵守气体分子运动论。在电场的作用下，自由电子将沿电场的反方向运动，从而在金属中形成电流。
量子自由电子论认为，金属离子形成的势场各处都是均匀的，价电子是共有化的，它们可以不属于某个原子，可以在整个金属内自有运动，电子之间没有相互作用。电子运动遵从量子力学原理，即电子能量是不连续的，只有出于高能级的电子才能够跃迁到低能级，在外电场的作用下，电子通过跃迁实现导电。
能带理论认为，原子在聚集时，能级变成了能带，在某些价带内部，只存在着部分被电子占据的能级，而在价带中能量较高的处于上方的能级很少有电子占据，在外场作用下，电子就能够发生跃迁，从而实现导电。 3. 简述施主半导体的电导率与温度的关系。
答：施主的富余价电子的杂质原子的电子能级低于半导体的导带。这个富余价电子并没有被施主束缚的很紧，只要有一个很小的能量Ed，就可以使这个电子进入导带。此时影响电导率的禁带不是Eg，而是Ed，施主的这个价电子进入导带后，不会在价带中产生空穴。随着温度的升高，越来越多的施主电子越过禁带Ed，进入导带，最后所有的施主电子都进入导带，此时称为施主耗尽。如果温度继续升高，电导率将维持一个常量，因为再没有更多的施主电子可用，而对于产生本征半导体的导电电子和空穴来说，此时的温度又太低，不足以使电子跃迁较大的带隙Eg。在更高的温度下，才会出现本征半
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导体产生的导电性。
4. 一块n性硅材料，掺有施主浓度ND?1.5?1015/cm3，在室温（T=300K）时本证载流
子浓度ni=1.3?1012/cm3，求此时该半导体的多数载流子浓度和少数载流子浓度。
解：?n0?ND?1.5?1015/cm3(多子)； ?2ni??ND??ni93p??1.13?10/cm(少子)。0?ND?
5. 非本征半导体的导电性主要取决于添加的杂质的原子数量，而在一定范围内与温度的关系不大。
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