Консультация № 175837
04.01.2010, 23:16
0.00 руб.
0 3 0
Здравствуйте уважаемые эксперты, помогите, пожалуйста, с задачей!
Вычислить плотность тока проводимости, обусловленную положительными носителями заряда в собственном полупроводнике при температуре 182 К, в котором (mp*me*)½=me, ширина запрещенной зоны ΔEg = 1,08 эВ, подвижность носителей заряда u = 500 см2/(В*с) и напряженность электрического поля ε = 60 В/м.
Заранее спасибо!

Обсуждение

Неизвестный
05.01.2010, 13:24
общий
(mp*me*)½=me

Это правильно?
Неизвестный
05.01.2010, 13:41
общий
Boriss:
Да, задание такое
Неизвестный
05.01.2010, 14:21
общий
Да нет! Скорее всего (mp·mn)1/2 = m0, где m0 - масса покоя электрона. Иначе решения нет!
И так, вот оно:
Плотность тока найдем из закона Ома в дифференциальной форме:
j = [$963$]·E.
Здесь E - напряженность электрического поля (у Вас ε - но мне привычнее E). [$963$] - удельная проводимость.
[$963$] = q(n[$956$]n + p[$956$]p).
q - заряд электрона = 1,6·10-19 Кл.
n - концентрация электронов, p - концентрация дырок. В собственном полупроводнике они равны друг другу и обозначаются ni.
[$956$]n, [$956$]p - подвижности электронов и дырок.
По условию Вашей задачи они равны 500 см2/(В·с) = 500·10-4 м2/(В·с) = 0,05 м2/(В·с).
Тогда
[$963$] = 2qni[$956$].
Для нахождения ni воспользуемся формулой:
ni = [$8730$](Nc·Nv) ·e-Eg/(2kT)
e - основание натурального логарифма. k - постоянная Больцмана, которая, поскольку Eg выражена в эВ, равна 8,617·10-5 эВ/К.
Nc, Nv - эффективные плотности состояний в зоне проводимости и в валентной зоне, соответственно.
Nc = 2·((2·pi·mn·k·T)/(h2))3/2
Nv = 2·((2·pi·mp·k·T)/(h2))3/2
Здесь
k = 1,38·10-23 Дж/К - записана в других единицах.
h = 6,626·10-34 Дж·с - постоянная Планка
pi - число пи = 3,14
[$8730$](Nc·Nv) = |простейшие преобразования опустим| = 2·((2·pi·k·T)/(h2))3/2 · [$8730$]((mn·mp)3/2)
Теперь учтем то, спорное соотношение:
[$8730$](Nc·Nv) = 2·((2·pi·k·T)/(h2))3/2 · m03/2 = 2·((2·pi·m0·k·T)/(h2))3/2
Начнем расчеты:
[$8730$](Nc·Nv) = 2·((2·3,14·9,1·10-31·1,38·10-23·182)/( (6,626·10-34)2) )3/2 =
= 2·(3,28·1016)3/2 м-3 = 2·5,93·1024 м-3 = 1,18·1025 м-3
e-Eg/(2kT) = e -1,08/(2·8,617·10^(-5)·182) = e -34,4 = 1,11·10-15
Теперь:
ni = 1,18·1025·1,11·10-15 м-3 = 1,31·1010 м-3
И плотность тока:
j = 2·1,6·10-19·0,05·60 А/м2 = 9,6·10-19 А/м2.
Форма ответа