固体物理第四章答案

第四章 晶体的缺陷

习 题 1.求证在立方密积结构中,最大的间隙原子半径r与母体原子半径R之比为

r0.414 R[解答]

对于面心立方结构,如图4.1所示,1原子中心与8原子中心的距离,等于1原子中心与2原子中心的距离,对于立方密积模型,

图 4.1 面心立方晶胞

因为1原子与8原子相切,所以1原子与2原子也相切,同理,1,2,3,4原子依次相切,过1,2,3,4原子中心作一剖面,得到图4.2.1与2间的距离为

图4.2通过面心立方晶胞上下左右面心的剖面图

2R?即R2a, 22a.与1,2,3,4相切的在1,2,3,4间隙中的小球的半径r由下式决定 4a?2R?2r,

?12?(?)a.

24r?2?1?0.414. 于是有R即r2.假设把一个Na原子从Na晶体中移到表面上所需的能量为1eV,计算室温时肖特基缺陷的浓度. [解答]

对于肖特基缺陷,在单原子晶体中空位数为

n1?Ne?u1kBT

式中N为原子数, u1为将一个原子由晶体内的格点移到表面所需的能量,取室温时T?u1?n11.60*10?19?kBT?e?exp???1.38*10?23*300?? 肖特基缺陷的相对浓度N???300K，得到温时

?e?38.6?1.72*

1.求证在立方密积结构中,最大的间隙原子半径R之比为

r

0.414 R

[解答

]

对于面心立方结构,如图4.1所示,1原子中心与8原子中心的距离,等于1原子中心与2原子中心的距离,对于立方密积模型,

图 4.1 面心立方晶胞

因为1原子与8原子相切,所以1

原子与2原子也相切,同理,1,2,3,4原子依次相切,过1,2,3,4原子中心作一剖面,得到图4.2.1与2间的距离为

图4.2通过面心立方晶胞上下左右面心的剖面图

2R

即R

2a, 2

2

a.与1,2,3,4相切的在1,2,3,4间隙中的小球的半径r由下式决定 4

a 2R 2r,

12 ( )a.

24r

1 0.414. 于是有R

即r

2.假设把一个Na原子从Na晶体中移到表面上所需的能量为1eV,计算室温时肖特基缺陷的浓度. [解答]

对于肖特基缺陷,在单原子晶体中空位数为

n1 Ne

u1

BT

式中N为原子数, u1为将一个原子由晶体内的格点移到表面所需的能量,取室温时T

u1

n11.60*10 19 BT

e exp 1.38*10 23*300 肖特基缺陷的相对浓度N

300K

，得到温时

e 38.6 1.72*10 17

3.在上题中,相邻原子向空位迁移时必须越过0.5eV的势垒,设原子的振

第四章 碱金属原子

4.1 已知Li原子光谱主线系最长波长??6707A，辅线系系限波长???3519A。求锂原子第一激发电势和电离电势。

解：主线系最长波长是电子从第一激发态向基态跃迁产生的。辅线系系限波长是电子从无穷处向第一激发态跃迁产生的。设第一激发电势为V1，电离电势为V?，则有：

??eV1?h?V1?c?

hc?1.850伏特?ecceV??h?h????V??hc11(?)?5.375伏特。e?????4.2 Na原子的基态3S。已知其共振线波长为5893A，漫线系第一条的波长为8193A，基线系第一条的波长为18459A，主线系的系限波长为2413A。试求3S、3P、3D、4F各谱项的项值。

解：将上述波长依次记为

???pmax,?dmax,?fmax,?p?,即?pmax?5893A,?dmax?8193A,?fmax?18459A,?p??2413A容易看出：

????

~?T3S?v?T3P?11?P???4.144?106米?11?2.447?106米?1

?P??pmax1T3D?T3p?T4F?T3D??dmax1?1.227?106米?1?0.685?106米?1???fmax4.3 K原子共振线波长7665A

半导体物理习题

第4章 半导体的导电性

2.试计算本征Si在室温时的电导率，设电子和空穴迁移率分别为1350cm2/V?s和500 cm2/V?s。当掺入百万分之一的As后，设杂质全部电离，试计算其电导率。掺杂后的电导率比本征Si的电导率增大了多少倍？

解：将室温下Si的本征载流子密度1.5?1010/cm3及题设电子和空穴的迁移率代入电导率公式

?i?niq(?n??p)

即得：

?i?1.5?1010?1.6?10?19?(1350?500)?4.44?10?6 s/cm；

已知室温硅的原子密度为5?1022/cm3，掺入1ppm的砷，则砷浓度

ND?5?1022?10?6?5?1016 cm?3

在此等掺杂情况下可忽略少子对材料电导率的贡献，只考虑多子的贡献。这时，电子密度n0因杂质全部电离而等于ND；电子迁移率考虑到电离杂质的散射而有所下降，查表4-14知n-Si中电子迁移率在施主浓度为5?1016/cm3时已下降为800 cm2/V?s。于是得

??nq?n?5?1016?1.6?10?19?800?6.4 s/cm

该掺杂硅与本征硅电导率之比

?6.48??1.44?10 ?6?i4.44?10即百万分之一的砷杂质使硅的电导率

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固体废物的处理与处置Treament and disposal of solid wastes

能源与环境学院内 蒙 古 科 技 大 学Inner Mongolia Science And Technology University

Treament and disposal of solid wastes

产生 收运

预处理

转换

后处理

处置

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第四章 固体废物的生物处理 Treament and disposal of solid wastes

人类通过各种手段，借助于自然界中依靠有机物生活的微生物分解有机物的能力，对 固体废物进行生物处理，实现固体废物的稳 定化、无害化和资源化的技术统称为固体废 物的生物转换技术。根据处理过程中起作用

的微生物对氧气要求不同，生物处理可分为好氧处理和厌氧处理两类。Company Logo

第四章 固体废物的生物处理 Treament and disposal of solid wastes

好氧生物降解制堆肥 厌氧发酵制沼气

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第一节 好氧生物降解制堆肥粪屋之中，凿为深池，甃以砖壁， 勿使渗漏。凡扫除之土，烧燃之灰

,簸扬之糠秕，断稿落叶，积而焚之，沃以粪汁。

3．1 已知一维单原子链，其中第j个格波，在第n个格点引起的位移

?nj?ajsin(?tj?naqj??j)?nj为：

?j为任意相位因子。并已知在较高温度下每个格波的平均能量为kBT。具体计算每个原子

的平方平均位移。 解：（１）根据其中T?1T1?0sin2(?jt?naqj??j)dt? T22??j2为振动周期，

所以?nj?ajsin(?jt?naqj??j)?（２） 第j个格波的平均动能

2212aj 2?n122?njm??112222m?a2?cos(?t?naq??)?maj?jN jjjjj2n411格波平均能量＝kBT 22（３） 经典的简谐运动有： 每个格波的平均动能＝平均势能＝

112ma2?N?kBT jj42振幅

a2j?2kBTkBT122， 所以 。 ??a?njj22Nm?j2Nm?j22?n?(??nj)2???nj??a2j??jjjj而每个原子的平方平均位移为：

12kBT 。 2Nm?j

３．２讨论N个原胞的一维双原子链（相邻原子间距为a），其２N个格波的解。当m?M时与一维单原子链一一对应。 解：（１）一维双原子链： ??2a?q??2a

1??2??m?M4mM??22声学波：????sinaq?1

第四章作业

补充作业

1、 主存储器的分类。

答：RAM(SRAM、DRAM) 、ROM(掩模ROM、可编程PROM、EPROM、EEPROM) 2 、写出RAM的特点、ROM的特点。

答：RAM的特点：可随机读写，读写速度快，掉电数据丢失。

ROM的特点：只能读出不能写入，掉电后数据不丢失。

3、 某系统扩展一片6264RAM(8K*8位)与62128RAM(16K*8位)，利用74LS138译码器，画出与8088/8086CPU系统总线的连线，并计算出两个芯片的基本地址。 D0~D15D0~D720根A0~A19A0~A12RDWRA0~A13OEWEA0~A12IO1~IO8OEWEA0~A13IO1~IO8DB数据总线CB控制总线D0~D7AB地址总线A0~A19A14AA15BA16C74LS138译码器Y0Y1Y2Y3Y4G2AY5Y6Y700000H~01FFFHCS04000H~07FFFHCS626462128G2BM/IOG1 接入138译码器地址62128片内地址6264片内地址见图4-14接线A19A18A17A16A15A14A13A12A11A10A9

习题

4.1选择填空

1、选用差分放大电路的原因是 A 。

A、克服温漂 B、 提高输入电阻 C、稳定放入倍数

2、用恒流源取代长尾式差分放大电路中的发射极电阻Re，将使电路的 B 。

A、差模放大倍数数值增大 B、抑制共模信号能力增强 C、差模输入电阻增大 3、差动放大器中的差模输入是指两输入端各加大小___相等_____、相位___相反____的信号。

4、设差放电路的两个输入端对地的电压分别为vi1和vi2，差模输入电压为vid，共模输入电

压为vic，则当vi1=50mV，vi2=50mV时，vid=_0mV __，vic=_50mV __；当vi1=50mV，vi2=-50mV时，vid=_100mA__，vic=_0mA__；当vi1=50mV，vi2=0V时，vid=_50mV__，vic=_25mA__。 5、电流源常用于放大电路，作为_A___（A.有源负载，B.电源，C.信号源），使得放大倍数

__A__（A.提高，B.稳定）。

6、电压放大电路主要研究的指标是 a 、 b 、 c ；功率放大电路

主要研究的指标是 d 、 e 、 f

低频电子线路作业

第四章作业

1、电路如图：

①指出电路中的反馈元件，说明属于哪种反馈类型？

②该电路是稳定输出电压VO还是稳定输出电流？（设负载是变化的） ③反馈对电路的输入电阻和输出电阻的影响如何？

解：（1）反馈元件R2，属级间间交直流电流并联负反馈，使输入电阻减小，输出电阻增大。 反馈元件R4，属第一级的本级交直流电流串联负反馈，使第一级输入、输出电阻增加。

反馈元件R6，属于第二级的本级交直流电流串联负反馈，使第二级输入、输出电阻增加。 （2）该电路是稳定输出电流.

2、电路如图，为两级阻容耦合放大器，试加入负反馈电路，使放大器的输入阻抗增加，输出电阻变小，电压放大倍数稳定。

解：应加入电压串联负反馈。方法是：在V1发射极接一个电阻到地，再从V2的集电极接一个电阻到V1的发射即可。

3、试判断图中反馈放大器是什么类型的反馈电路？并说明其有何特点？

低频电子线路作业

解：图（a）为电压串联负反馈，稳定输出电压、输入阻抗高、输出阻抗低。 图（b）为电压并联负反馈，稳定输出电压，输入阻抗低，输出阻抗低。

4、一个电压串联负反馈放大器，当输入电压为0.1V时，输出电压为2V，去掉负反馈后，对于０.１的输入电压，输出为4V，计算它的反馈系数F

第四章

4.1一钢筋混凝土简支梁，计算跨度为6m，截面尺寸b×h=200mm×500mm，混凝土强度等级C30，纵向受拉钢筋采用3C20的HRB400级钢筋，环境类别为一类，试求该梁所能负担的均布荷载设计值（包括梁自重在内）？

解：（1）确定基本参数

22查附表知C30级混凝土：fc?14.3N/mm，ft?1.43N/mm；HRB400级钢筋：fy?360N/mm；

2?1?1.0，?b?0.518；一类环境：c?25mm，as?c?d2?25?202?35mm，

?f?1.43????h0?h?as?500?35?465mm；?min?max?0.2%，0.45t??max?0.2%，0.45???0.002

fy?360?????23C20，As?941mm。

（2）判断是否超筋

x?fyAs?1fcb?360?941?118.4mm

1?14.3?200不是超筋梁 （3）判断是否少筋

??As941??0.0094??min bh200?500不是少筋梁

（4）该梁能承担的弯矩设计值

x?118.4???Mu?fyAs?h0???360?941??465???137.5kN?m

2?2???8M8?137.5?30.6kN/m 故该梁能负担