Ветрова В.Т. Сборник задач по физике. С индивидуальными заданиями
Подождите немного. Документ загружается.
Задача 23.6. Рассчитать удельную проводимость о собственного полупро-
водника при температуре Т и величину ст
0
, входящую в выражение для удель-
ной проводимости собственного полупроводника, если известно, что при
18 С ширина запрещенной зоны равна AW
Q
, концентрация носителей заряда
одного знака
—
п, подвижность электронов и дырок— и
п
и и
р
соответствен-
но.
Зависимостью ширины запрещенной зоны от температуры пренебречь.
Номер Полупроводник
ДИ^эВ п ,м~
3
«
rf
M
2
/(B-c>
и
р1
м
2
(В-с;
7ЛК
задания
1 300
2
Германий
0,8
2,5-10
19
0,36
0,18
350
3
400
4
450
5
300
6
Кремний
1,12
1,6-Ю
16
0,19 0,05
350
7
400
8
450
9
300
10
Теллур
036 ш
22
0,17 0,12
350
11
400
12 450
13
Арсенид
1.1-10
13
300
14
галлия
1,43
1.1-10
13
0,85
0,04
350
15 400
16 450
17
300
18
Арсенид
036 2'10
21
3,0 0,046 350
19
индия 400
20
450
21
300
22
Сульфид
0,41
10
22
0,06
0,07
350
23
свинца
400
24
450
25 Карбид
300
26 кремния
2,86
ю
7
0,01
0,002
350
27 400
28 450
261
Задача 23.7. Во сколько раз в примесном полупроводнике изменится чис-
о примесных носителей заряда с энергией активации AW
m
при изменении
змпературы от Г, до Т
г
>
если концентрация примесей очень мала (менее
,01 %)? При какой температуре происходит активация примесей? Зависи-
юстью энергии активации от температуры можно пренебречь,
10мер
эдания
Примесный
полупроводник
Л
W. эВ
пр
г,,к
г
2
,к
1
3
4
Германий,
легированный
фосфором
0,012
45
50
55
60
50
55
60
65
5
6
7
8
Германий,
легированный
сурьмой '
0,0096
35
40
45
50
40
45
50
55
9
10
11
12
Германий,
легированный
бором
0,01
35
40
45
50
55
13
14
15
16
Кремний,
легированный
фосфором
0,044
50
100
150
200
100
150
200
250
17
18
19
20
Кремний,
легированный
мышьяком
0,049
50
100
150
200
250
21
22
23
24
Кремний,
легированный
галлием
0,065
150
200
250
300
200
250
300
350
25
26
27
28
Кремний,
легированный
индием
0,16
300
400
500
600
400
500
600
700
262
Задача 23.8. Энергия активации собственной проводимости полупроводни-
ка равна Л
W
, примесной проводимости для данного легирующего вещества
—
ЛИЛ
Красная граница внутреннего фотоэффекта
—
Х
0
< Найти неизвестную ве-
личину согласно номеру задания в таблице. Буквами (d) и (а) обозначены до-
норные и акцепторные примеси.
Номер
Полупроводник
Легирующий
АН;,эВ
AW, эВ
Х
0
,
мк*
задания элемент
1
Германий Ge
0,8
9
2
Кремний Si
1,12
?
3 Селен Se
и
?
4
Теллур Те
036
?
5
Литий Li (d)
0,033
9
6
Кремний Si
Сурьма Sb(c?)
0,039
?
7
Фосфор P(d)
0,044
?
8 Мышьяк As (J)
0,049
?
9
Бор В (а )
0,045
9
10
Кремний Si
Алюминий А'(а )
0,057
9
11 Галлий Ga(ff )
0,065
9
12 Индий In (а )
0,16
?
13 Оксид меди Си
2
О
Ц56
?
14 Сульфид свинца PbS
0,41
9
15 Арсенид галлия GaAs
1,43
?
16
Арсенид индия InAs 0^6
?
17
? (d)
9
25,32
18 Кремний Si
? (d)
?
31,81
19
? (а )
?
19,09
20 ? (а )
?
21,77
21
Литий Li (d)
0,0095
9
22
Германий Ge
Сурьма Sb(d)
0,0096
?
23
Фосфор Р (d)
0.012
?
24
Мышьяк As(d) 0,013
?
25 Бор В(а ) 0,010
?
26
Германий Ge
Алюминий А1(д ) 0,010
?
27
Галлий Ga(a )
ори
?
28
Индий In (а ) 0,011
9
263
Задача 23.9. При повышении температуры металла, работа выхода
электронов из которого равна А, от 77 до Т
2
ток насыщения термоэлектрон-
ной эмиссии увеличивается на |3. Найти неизвестную величину согласно номе-
ру задания в таблице.
Номер
А
у
эВ
г,, к
77
2
,К
0,%
задания
1
7
1990
2000
17,96
2
4,12 3085 3100
7
3
7
880
886 48,2
4
4,58
2010 2020
?
5
1
1960
1990 38,4
6 4,54
3120
3140
?
7
?
1700
1715
31,65
со
2,8
1100
1115
?
9
?
1600 1610 24,0
10 4,41
1695 1710
7
11
7
895 902 1,57
12 4,3 26 50
2700
7
13
?
890
895
31,84
14
4,4
1294
1300
7
15
?
1650
1658
17,64
16 4,0 2500 2520
•1
17
7
2586 2600
11,67
18 4,7
3293
3300
?
19
7
2000
2007 12,15
20
4,3 1990 2000
?
21
7
1270
1280 39,18
22
33
2038 2050
7
23
7
650
652
26,93
24
3,9
2050
2090
?
25
?
1650
1660 21,5
26
4,54
2960
3000
?
27
?
1680
1692 25,9
28
3£4 880 890
7
264
Задача 23.10. Два металла, концентрации свободных электронов в кото-
рых равны и
(
и и
2
соответственно,приводятся в контакт-Возникающая при
этом внутренняя контактная разность потенциалов равна Д^
внут
р^ Найти не-
известную величину согласно номеру задания в таблице.
Номер
и ,,м
3
и
2
,м"
3
,
В
внутр
задания
!
10
28
9
2
Ю
29
2-Ю
28
7
3
з.ю
28
7
4
4-10
28
7
5
?
6,88
6
2-Ю
29
9
9,78
7
?
10,25
8
9
6,28
9
9,52
10
5
-1U
25
2,37
11
7
5,35
12
7
1,82
13
6 40
28
7
14
7-10
28
10
28
7
15
8-Ю
28
7
16
9-Ю
28
7
17
?
2,78
18
8,5-10
28
?
5,357
19
?
5,034
20
9
3,93
21
•)
3,80
22
7
2-Ю
28
9,78
23
9
0,834
24
9
5,17
25
2-Ю
28
7
26
1,5-Ю
29
4-Ю
28
7
27
6-Ю
28
9
28
8-10
28
7
IX
Зак.
265
ТЕМА 24. ОСНОВЫ ФИЗИКИ АТОМНОГО ЯДРА
Контрольные вопросы
24.1.
Какие частицы входят в состав атомного ядра? Что такое нуклоны?
Чем определяются зарядовое и массовое числа? Какое число определяет при-
надлежность ядра данному химическому элементу? По какой формуле можно
рассчитать приближенное значение радиуса ядра? Поясните, что понимают под
энергией связи и дефектом массы ядра- Что означает удельная энергия связи
нуклонов в ядре?
24.2,
Какие ядра называют: а) изотопами; б) изобарами; в) изотонами;
г) изомерами? Приведите примеры.
243.
Если естественное химически чистое вещество имеет два устойчивых
изотопа! то как, зная массовые числа изотопов и массовое число химического
элемента, определить процентное содержание изотопов в естественном ве~
ществе?
24.4.
Какими свойствами обладают ядерные силы? Что такое виртуальные
частицы? Какова их роль в сильном взаимодействии нуклонов? Какие частицы
относят к мезонам? Какие схемы описывают: а) распады пионов и мюонов;
б) обменное вазимодействие нуклонов?
24.5.
Что называют радиоактивностью? Запишите закон радиоактивного
распада и поясните его. Что понимают под периодом полураспада ядер данно-
го вещества? Что такое среднее время жизни радиоактивного ядра?
24.6.
Что называют активностью радиоактивного вещества? Как она ме-
няется со временем? Какая связь существует между количеством радиоактив-
ного вещества и его активностью?
24.7.
Что представляют собой а~ и /Здастицы? Запишите общие схемы
а-
и ,б-распадов ядер и поясните их, уделив особое внимание законам сохра-
нения. Что такое 7-лучи? Почему а-распад обычно сопровождается испуска-
нием 7'лучей?
24.8.
Что называется эффективным сечением ядерного взаимодействия?
Чему равна внесистемная единица измерения эффективного сечения ядерных
процессов 1 барн?
24.9.
Как рассчитать энергию, выделяемую при ядерной реакции? Какой
смысл имеет отрицательная энергия ядерной реакции? Что необходимо для
того,
чтобы такая ядерная реакция могла протекать?
24.10.
Поясните, что лежит в основе метода определения возраста архео-
логических находок по изотопу углерода
14
С.
ЛИТЕРАТУРА
1.
И.В. Савельев. Курс общ* физики.М,, 1987 ,Т. 3 ( § 66-77,81-82),
2.
АЛ. Детаф^БМ. Яворский. Курс физики, М-
э
1989 (§ 45.1-45.9,46.1-46.8),
3.
Т.И. Трофимова. Курс физики.М„ 1985 (§ 250-274),
Задача 24.1. Ядро содержит р протонов и п нейтронов. Определить, ка-
кому химическому элементу принадлежит данное ядро, записать его символ с
указанием массового и зарядового чисел. Определить приблизительный ра-
диус ядра химического элемента и его удельную энергию связи, если масса
атома равна т
Номер
Р
п
т ,
а.е.м.
а
задания
т ,
а.е.м.
а
1
6
6
12,0000
2
16
20 35,9671
3 18 18
35,9675
4 10 10 19,9924
5
14 14
27,9769
6
18 22 39,9624
7 7
8
15,0001
8 19
21 39,9640
9
20 20
39,9626
10
6
7
13,0034
11
10
11
20,9938
12
18
20 37,9627
13
20
23
42,9588
14
14
15
28,9765
15
8
9
16,9991
16
14 16
29,9738
17 20 26
45,9537
18 7
7 14,0031
19 22
24
45,9526
20
10 12 21,9914
21
23
27
49,9472
22
24 26
49,9461
23 22
28
49,9448
24 8 8
15,9949
25
22
26
47,9479
26
8 10
17,9992
27
20 28
47,9525
28
24
28
51,9405
267
Задача 24.2. Определить количество протонов и нейтронов, входящих в
состав устойчивых изотопов химических элементов, указанных в таблице.
Номер Атомный номер Химический Символ изотопа
задания элемента элемент
1
1
Водород
'H,
2
H
2
2 Гелий
3
Не,
4
Не
3
3
Литий
6
Li,
7
Li
4 5
Бор
10
В,
П
В
5
6
Углерод
12
C,
1S
C
6 7
Азот
14
N,
1S
N
7
8
Кислород
u
O,
,7
0,
18
0
8
10
Неон
20
Ne,
J1
Ne,"Ne
9 12
Mai'ний
24
Mg,
2S
Mg,
26
Mg
10
14
Кремний
28
Si,
29
Si/°Si
11
16
Сера
3 2
s
33
s
54
s
3
* s
12 17
Хлор
3S
C1,'
37
C1*
13 18
Аргон
36
Ar,
38
Ar,
40
Ar
14
19
Калий
15
20
Кальций
40
Ca,
42
Ca,
45
Ca,
44
Ca,
46
Ca,
48
Ca
16
22
Титан
46
Ti,
47
Ti,
48
Ti,
49
Ti,
50
Ti
17
23
Ванадий
50
V,
S1
V
18 24
Хром
50
Cr,
52
Cr,
53
Cr,
54
Cr
19
26
Железо
54
Fe,
56
Fe,
S7
Fe,
58
Fe
20 28
Никель
5e
Ni,
60
Ni,"Ni,
62
Ni,
,4
Ni
21 29 Медь
63
Cu,
65
Cu
22 30 Цинк
64
Zn,
66
Zn,
67
Zn,
68
Zn,
70
Zn
23 31 Галлий
69
Ga,
71
Ga
24 32 Германий
70
Ge,
72
Ge,
75
Ge,
74
Ge,
76
Ge
25 34 Селен
74
Se,
76
Se,
77
Se,
78
Se,
80
Se,
82
Se
26 35 Бром
79
Br,
8
'Br
27 42 Молибден
9 2
Mo,
9 4
Mo,
9
5
Mo,
96
Mo,
97
Mo,
»»Mo
28 50 Олово
112
Sn,
ll4
Sn,
116
Sn,
119
Sn,
122
Sn.
124
Sn
268
Задача 24.J. Естественное химически чистое вещество имеет атомную мас-
су л. Оно состоит из двух изогчпов с атомными массами А
(
и А
2
. Процент-
ное содержание первого изотопа в естественном веществе составляет g , вто-
рого - g
7
. Найти неизвестные величины согласно номеру задания в таблице.
j мер
Л,а.е.м
/i,,
а.е.м.
g
2
,%
дани*
1
14,0031
15,0001
9
0,365
50,9415
?
50,9439 0,24
9
3
4,0026
3,0160
О
9
99,99987
4
1
62,i>7?6
64,9278
69,1
7
5
69,72
7
70,9247
7
39,8
6
35,453
34,9688
?
75,77
7
7
?
78,9183
80,9185
7
49,46
8 i ,0079
2,0141
99,985
7
9 85,468
^ f
• •
••• 1
9
7
27,85
11 107,868
?
i
У>\
60
108,9048
7
48,6
12
50,941-
4Q,9«7]
?
0,24
9
13
?
10,0129
11,0093
7
80,1
14 4,0026 4,0026
1.3-10-
4
7
15
12,011
12,000
9
7
1,11
16
7
112,9041
114,9039 4,28
7
17 35,453 ?
18 10,81 10,0129
19 ? 120,903c
20 63,546 ?
36,9659 ? 24,23
? 19,9 ?
122,9042 ? 42,7
64,9278 69,1 ?
21
1,0079
1,008
7 7
0,015
22
9
68,9256
70,9247 60,2
7
23 6,941
7
7,0160
?
92,5
24 14,0067
14,0031
? 99,635
7
25 ? 137,9069 138,9060 ?, 99,911
26 12,011 ? 13,0033
9'8,89
?
27 79,904 78,9183 ? ? 49,46
28 ? 84,9118 86,9092 72,15 ?
269
Зада!
.4.
Записать схему распада пиона или мюона и схему обменного
взаимодеия нуклонов, подставив вместо вопросительного знака символ
нужной чцы.
Номер
задания
Схема распада
пиона или мюона
Схема обменного взаимодействия
нуклонов
1
2
3
4
?^д
+
+ V
п°
-* ? +у
U -> ? + V
+
V
? е
+
+ е~ + е
+
+ е~
л + ?+я
-
+?^-р+и
р + и^-?+я°+и^*р + и
л
+
л^+л
+
? + л ,j» л
+
л
?+и^ « + я
+
+ и^± и + ?
5
6
7
8
рГ
-> ? +
v +
я
-
-*
?
+
У
я
0
-> 7 +7 + ?
я
0
-> ?
+ е
-
+ 7
Р
+
Р£ ? +я°
+
р^ р
+
р
? +«^ р+
Я
0
+«^>
?
+
/Z
р
+
? + я
+:
+ л
+
р
л + ?«± л+я° + л^>? + Л
9
10
11
12
? -• е
+
+
v
+
v
1I
+
->1
+ V
я
0
->е
+
+ ? +7
-> е~ + v
+
?
?
+
P*t Р
+
Я""
+
р^й Р + ?
p
+ p+i р + 1 +Р+* р + р
л
+
и^> ? + я
0
+ и + л
р + ?^>р+я° +n+i р+ ?
13
14
15
16
7 + 7
ц
+ +
+
1
+
v
7Г~ -* д~ +
0
? -> 7 + 7 + 7
? + и^* и + я
0
+ л^л + ?
р + ?^* и+я
+
+ п^> ?+ р
р + и ^* p + ''+и^- р + и
? + р^> р + я° + р^р+?
17
18
19
20
тт° ? + е
+
+е~ +е
+
?
->
jlT
+
у
д"
е~ + ? + v
я
0
->• ? +7 + 7
р+р*> р + ? +р^ р + р
И
+
?ч^Р+Я
+р^>?+«
р
+ п & л + ? + л
+
р
?+л^л + я°+л^>л + ?
21
22
23
24
? -> е
+
+ е~ + 7
я
°
_»
е
+
+ е~ +
е
+
+?
?
->
е~*
+
v
+
!?
я
+
ч. д
+
+ ?
л + л^±
Л
+
Я°
+
л
+
л
р + и^± л + ? + л^+ л + р
р
+
р^ р + я° +?^р
+
р
р + л^р+ я
0
+ ?<± р+ л
25
26
27
28
д
+
-> е
+
+v + ?
я
0
-+7 + ? + 7
я
0
^ е
+
+ <Г +?
и
+
p^t Р + ? +Р
+
"
й
+
?г*р
+
я~
+
р
г»
?+Л
р + ?^* р+ я
0
+р5 ? +р
? + л^> р+ я
0
+ л«г ? + л
270