Question

半導(dǎo)體材料硅中摻砷后成為N型半導(dǎo)體，它的自由電子的濃度大大增加，導(dǎo)電能力也大大增加。一塊N型半導(dǎo)體的樣品的體積為a×b×c，A′、C、A、C′為其四個(gè)側(cè)面，如圖所示。已知半導(dǎo)體樣品單位體積中的電子數(shù)為n，電阻率為ρ，電子的電荷量為e。將半導(dǎo)體樣品放在勻強(qiáng)磁場中，磁場方向沿Z軸正方向，并沿x方向通有電流I。求：?

（1）在半導(dǎo)體A′A兩個(gè)側(cè)面的電壓是多少？?

（2）半導(dǎo)體中的自由電子定向移動(dòng)的平均速率是多少？?

（3）C、C′兩個(gè)側(cè)面哪個(gè)面電勢較高？?

（4）若測得C、C′兩面的電勢差為U，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度是多少？???

Answer 1

沿x方向的電阻R =，加在A、A′的電壓為U₀ =IR =??

電流I是大量自由電子定向移動(dòng)形成的，I = nvabe??

電子的定向移動(dòng)的平均速率為。?

自由電子在磁場中受洛倫茲力后，向C′側(cè)面方向偏轉(zhuǎn)，因此C′側(cè)面有多余的負(fù)電荷，C側(cè)面有多余的正電荷，建立了沿y軸負(fù)方向勻強(qiáng)電場，C側(cè)面的電勢較高。自由電子受到的洛倫茲力與電場力平衡，有,磁感應(yīng)強(qiáng)度。?

解析：（1）由電阻定率，沿x方向的電阻：?

???

加在A、A′的電壓為：?

?U₀ =IR =??

(2)電流I是大量自由電子定向移動(dòng)形成的?，?

則I = nvabe??

所以電子定向移動(dòng)速率??

(3)自由電子在磁場中受洛倫茲力后，向C′側(cè)面方向偏轉(zhuǎn)，因此C′側(cè)面有多余的負(fù)電荷，C側(cè)面有多余的正電荷，建立了沿y軸負(fù)方向勻強(qiáng)電場，C側(cè)面的電勢較高。??

（4）自由電子受到的洛倫茲力與電場力平衡，有??

則磁感應(yīng)強(qiáng)度