第23章固体的量子理论补充.docx
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第23章固体的量子理论补充
第23章--固体的量子理论-补充
第二十三章固体的量子理论
一、选择题
1、（难度1）与绝缘体相比较，半导体能带结构的特点是
（A）导带也是空带．
（B）满带与导带重合．
（C）满带中总是有空穴，导带中总是有电子．
（D）禁带宽度较窄．［D］
2、（难度1）下述说法中，正确的是
（A）本征半导体是电子与空穴两种载流子同时参予导电，而杂质半导体（n型或p型）只有一种载流子（电子或空穴）参予导电，所以本征半导体导电性能比杂质半导体好．
（B）n型半导体的导电性能优于p型半导体，因为n型半导体是负电子导电，p型半导体是正离子导电．
（C）n型半导体中杂质原子所形成的局部能级靠近空带（导带）的底部，使局部能级中多余的电子容易被激发跃迁到空带中去，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．［C］
3、（难度1）如果
（1）锗用锑（五价元素）掺杂，
（2）硅用铝（三价元素）掺杂，则分别获得的半导体属于下述类型：
（A）
（1），
（2）均为n型半导体．
（B）
（1）为n型半导体，
（2）为p型半导体．
（C）
（1）为p型半导体，
（2）为n型半导体．
（D）
（1），
（2）均为p型半导体．［B］
4、（难度1）p型半导体中杂质原子所形成的局部能级（也称受主能级），在能带结构中应处于
（A）满带中．（B）导带中．
（C）禁带中，但接近满带顶．（D）禁带中，但接近导带底．［C］
（A）导带也是空带．
（B）满带与导带重合．
（C）满带中总是有空穴，导带中总是有电子．
（D）禁带宽度较宽．［D］
10、（难度1）附图是导体、半导体、绝缘体在热力学温度T=0K时的能带结构图．其中属于半导体的能带结构是
（A）
（1）．（B）
（2）．
（C）
（1），（3）．（D）（3）．
（E）（4）．［B］
11、（难度1）附图是导体、半导体、绝缘体在热力学温度T=0K时的能带结构图．其中属于导体的能带结构是
（A）
（1）．（B）
（2）．
（C）（3）．（D）（4）．
［C］
二、填空题
1、（难度1）如图是型半导体的能带结构图。
答案：
n
2、（难度1）如图是型半导体的能带结构图。
答案：
p
3、（难度1）纯净锗吸收辐射的最大波长为λ＝1.9μm，锗的禁带宽度为__________eV。
答案：
0.65
4、（难度1）若在四价元素半导体中掺入五价元素原子，则可构成______型半导体。
答案：
n
5、（难度1）若在四价元素半导体中掺入三价元素原子，则可构成______型半导体。
答案：
p
6、（难度1）若在四价元素半导体中掺入五价元素原子，则参与导电的多数载流子是_______．
答案：
电子
7、（难度1）若在四价元素半导体中掺入三价元素原子，则参与导电的多数载流子是_______．
答案：
空穴
８、（难度2）太阳能电池中，本征半导体锗的禁带宽度是0.67eV，它能吸收的辐射的最大波长是________________×103nm。
（普朗克常量h=6.63×10-34J·s，1eV=1.60×10-19J）
答案：
1.85
９、（难度1）本征半导体硅的禁带宽度是1.14eV，它能吸收的辐射的最大波长是______×103nm．
（普朗克常量h=6.63×10-34J·s，1eV=1.60×10-19J）
答案：
1.09
10、（难度1）已知T=0K时锗的禁带宽度为0.78eV，则锗能吸收的辐射的最长波长是______μm．（普朗克常量h=6.63×10-34J·s，1eV=1.60×10-19J）
答案：
1.59
11、（难度1）纯硅在T=0K时能吸收的辐射最长的波长是1.09μm，故硅的禁带宽度为______eV．（普朗克常量h=6.63×10-34J·s，1eV=1.60×10-19J）
答案：
1.14
12、（难度1）纯锗在T=0K时能吸收的辐射最长的波长是1.59μm，故锗的禁带宽度为______eV．（普朗克常量h=6.63×10-34J·s，1eV=1.60×10-19J）
答案：
0.78
13、（难度1）金属导体的电导率随温度的升高而_________。
（填写“升高”或者“降低”）
答案：
降低。
14、（难度1）本征半导体随温度升高时，跃入导带的电子_____________。
（填写“增加”或者“减少”）
答案：
增加。
15、（难度2）硅晶体的禁带宽度为1.2eV。
适量掺入磷后，施主能级和硅的导带底的能级差为
，则此掺杂半导体能吸收的光子的最大波长为____________。
答案：
16、（难度2）Ga-As-P半导体发光二极管的禁带宽度是1.9eV，它能发出的光的最大波长为____________。
答案：
17、（难度2）Ga-As-P半导体发光二极管能发出的光的最大波长是654nm，则它的禁带宽度是____________。
答案：
1.9eV
18、（难度2）已知CdS的禁带宽度分别为2.42eV，他的光电导的吸收限波长为____________。
答案：
19、（难度2）已知PbS的禁带宽度分别为0.30eV，他的光电导的吸收限波长为____________。
答案：
三、计算题
1、（难度2）已知金的密度为19.3g/cm3，计算金的费米能量，费米速率和费米温度。
具有此费米能量的电子的德布罗意波长是多少？
解：
以每个原子贡献一个自由电子计，
2、（难度2）中子星由费米中子气组成。
典型的中子星密度为
，试求中子星中的费米能量和费米速率。
解：
3、（难度2）金刚石的禁带宽度按5.5eV计算。
（1）近代上缘和下缘的能级上的电子数的比是多少？
设温度为300K。
（2）使电子越过近代上升到导带需要的光子的最大波长是多少？
解：
（1）
（2）
4、（难度2）硅晶体的禁带宽度为1.2eV。
适量掺入磷后，施主能级和硅的导带底的能级差为
，试计算此掺杂半导体能吸收的光子的最大波长。
解：
5、（难度2）Ga-As-P半导体发光二极管的禁带宽度是1.9eV，它能发出的光的最大波长是多少？
解：
6、（难度2）求0k时单位体积内自由电子的总能量和每个电子的平均能量。
解：
，平均能量
7、（难度3）求0k时费米电子气的电子的平均速率和方均根速率（以
表示）。
解：
8、（难度3）纯硅晶体中自由电子数密度
约为1016m3，如果要用掺磷的方法使其自由电子数密度增大106倍，已知硅的密度为2.33g/cm3。
则:
（1）多大比例的硅原子应被磷原子替代？
（2）1.0g硅这样掺磷需要多少磷？
解：
（1）掺后的自由电子数密度应增加
，所以每立方米掺1022个磷原子，即要取代1022个硅原子。
1m3硅原子数为
，因此需要取代的硅原子比例为
（2）
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