Question

При температуре 20 ° C концентрация проводящих электронов германия составляет 10 ^ 14см ^ -3. Какая часть его атомов ионизирована? Предположим, что в среднем при ионизации теряется только валентный электрон атома.​

Answer 1

Ответ:

Объяснение:

при ионизации удаляется в среднем лишь один из валентных электронов атома

Answer 2

Для определения части атомов германия, которая ионизирована при данной температуре и концентрации проводящих электронов, мы можем использовать уравнение для концентрации ионов в полупроводнике при заданных условиях.

Валентный электрон в атоме германия находится в валентной зоне и может стать проводящим электроном при повышенной температуре. Поэтому концентрация проводящих электронов будет равна концентрации ионизированных атомов германия.

Дано:

• Температура (T) = 20°C = 20 + 273.15 K = 293.15 K
• Концентрация проводящих электронов (n) = 10^14 см^(-3)

Теперь мы можем использовать уравнение для концентрации проводящих электронов в полупроводнике при данной температуре:

n = Ni * exp(-Eg / (2 * k * T))

где:

• n - концентрация проводящих электронов
• Ni - концентрация интринсических носителей заряда (электронов и дырок)
• Eg - запрещенная зона полупроводника (ширина запрещенной зоны)
• k - постоянная Больцмана (8.617333262145 x 10^(-5) эВ/К)
• T - абсолютная температура в Кельвинах

Мы знаем n и T, и хотим найти Ni. Для этого перегруппируем уравнение:

Ni = n / exp(-Eg / (2 * k * T))

Теперь мы можем выразить Ni и узнать концентрацию интринсических носителей заряда в германии при данной температуре. Поскольку нам известна только концентрация проводящих электронов (n), мы можем считать, что это же значение является концентрацией ионизированных атомов германия.

Ni = 10^14 / exp(-Eg / (2 * k * 293.15))

Теперь нам нужно знать значение ширины запрещенной зоны Eg для германия при данной температуре. Значение Eg может изменяться в зависимости от температуры и состояния материала. Ширина запрещенной зоны германия обычно составляет около 0.67 эВ при комнатной температуре.

Подставив это значение в уравнение, мы можем вычислить концентрацию интринсических носителей заряда Ni:

Ni = 10^14 / exp(-0.67 / (2 * 8.617333262145 x 10^(-5) * 293.15))

Ni ≈ 2.52 x 10^13 см^(-3)

Таким образом, при температуре 20°C и концентрации проводящих электронов 10^14 см^(-3) часть атомов германия, которая ионизирована (концентрация интринсических носителей заряда), составляет примерно 2.52 x 10^13 см^(-3).