Bài tập vật lý điện tử đại học bách khoa hà nội

.c om ng cu u du o ng th an co Bài tập vật lý điện tử CuuDuongThanCong.com Đỗ Đức Thọ https://fb.com/tailieudientucntt Bài tập chương I th an co ng c om Bài 1: Dữ kiện: U0 = 900V l1 = 2cm l1 + l = 20cm 2 d1 = 0,5cm du o u −2 D l1  l1 0, 2.2.10  −4 m S= = = 4,5.10  + l2  = −3 U K U0 d  V  900.2.5.10 cu Giải: ng S =? CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Bài tập chương I Bài 2: l2 c om U0 Dữ kiện: U0 = 900V K 2R ng l1 = R = 5cm + l2 = 35cm co l1 M l1 B⊗ D du o ng e = 1,6.10−19 C; m = 9.10−31 kg th an W = ì 200 = 400; à0 = 1, 26.10−6 Tm/A i WR2 H= ; B = µ0 H 2 32 (R + z ) cu u S =? R W µ0 l D e 1  l1  + l2  Giải: S = = 2 32 i 2mU0   2( R + z ) −4 −6 1,6.10−19 6, 25.10 4.10 1.26.10 m −2 −2 S= 5.10 35.10 = 0,618 −31 −4 −4 2.9,1.10 900 A ( 6, 25.10 + 6, 25.10 ) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Bài tập chương I Bài 3: Dữ kiện: R = 3cm U1 = 300V U2 = 500V θ1 c om ng z C θ1 θ R ϕ O B an co f =? A ng th Giải: giả sử chùm điện tử chuyển động song song với trục hệ hai du o lưới cách trục khoảng z > Nd : σ p = enµp = 7, cm.Ω CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Bài tập chương IV c om Bài 7: Giải: a Mức Fermi thứ loại n: co ng Nd 1.1015 E f = Ec + kT ln = Ec + 0,026ln = Ec − 0, 266eV 19 1.10 Nc th an b Mức Fermi thứ hai loại p, Na = 1.1017 cm:−3 du o ng Na 1.1017 E f = Ev − kT ln = Ev − 0,026ln = Ec + 0,119eV 19 1.10 Nv cu u c ∆Φ = Φ2 − Φ1 = − ( Ev + 0,119 ) − [ − ( Ec − 0, 226 )] = 0,735eV d Khi hai mẫu tiếp xúc với nhau, mức Fermi ⇒ eU K = ∆Φ = 0,735eV CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Bài tập chương V an co ng c om Bài 1: Giải: Ta có: sin θ1 n1 = = n1 ⇒ sin θ1 = n1 sin θ2 sin θ2 n0 ng du o sin ϕc n2 n2 = ⇒ sin ϕc = sin 90 n1 n1 th Điều kiện phản xạ toàn phần mặt biên lõi-vỏ sợi quang: cu u sin θ1 = n1 sin θ2 = n1 sin ( 900 − ϕc ) = n1 cos ϕc 12  n  2 12 sin θ1 = n1 (1 − sin ϕc ) = n1 1 −  = ( n1 − n2 ) Do: n2 = n1 − n1∆  n  sin θ1 = n1 2 (1 − sin2 ϕc ) = ( n12 − n12 + 2n12 − ∆2 n12 ) ≃ n1 ( 2∆ ) 12 CuuDuongThanCong.com 12 https://fb.com/tailieudientucntt Bài tập chương V λ du o ng th an co ng c om Bài 2: Giải: Một mạch dẫn truyền sợi quang phải thỏa mãn hai điều kiện sau: n2 Điều kiện phản xạ toàn phần: sin ϕm ≥ = 0,99 n1 λ Điều kiện mặt biên: d sin θc ≥ m ; m = 0,1, 2,3 ,( N − 1) Mode dẫn truyền bậc cao (N-1) ứng với góc phản xạ gần góc tới hạn θ = θc ;ϕ = ϕc cu u Ta có: d sin θc ≥ N ; N- số mode sin θc n0 12 2 12 sin θi ,max = n1 (1 − sin ϕc ) = ( n1 − n2 ) ≃ n1 ( 2∆ ) ; = = sin θmax n1 n1 2 12 sin θmax ( n1 − n2 ) sin θc = = ≃ 2∆ n1 n1 12 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Bài tập chương V n ta có: N ≤ 2d λ0 n1 sin θc = 2d λ0 n1 ( 2∆ ) = 12 λ0 (n ) −n 12 λ0 n ( n −n n1 ≤1 co Điều kiện đơn mode: 2d an 2d λ0 n1 sin θc = ng Trường hợp N =1 (đơn mode): N = = 2d c om Do λ = λ th Bước sóng cắt: λc = 2d ( n12 − n22 ) ng 12 cu u du o  π  2 12 2d ( n1 − n2 ) Trong sợi hình trụ ta có: λc =    2,045  CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt ) 12 Bài tập chương IV c om Bài 4: Giải: a Bước sóng ngưỡng: λth = hc = 1, 24 = 0,8267µm ∆Eg 1,5 cu u du o ng th an co ng b Khi cường độ ánh sáng mạnh nồng độ điện tử lỗ trống dư tăng cao Điện tử nhanh chóng sau phát sinh chiếm trạng thái thấp gần cực tiểu, lỗ trống chiếm trạng thái cao gần cực đại ⇒ điều kiện để điện tử từ vùng hóa trị chuyển lên vùng dẫn hν = ∆Eg + ∆En + ∆Ep ánh sáng với bước sóng ngưỡng không bị hấp thụ c Giả sử điện tử dư chiếm hết trạng thái thấp gần cực tiểu tuân theo nguyên lý loại trừ Pauli lượng cao bị chiếm E*fn E *  2m  E − Ec dE = n 2π    h  E * fn ∫ c CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Bài tập chương IV E*fn E*fn − Ec 8π  2m*   2m*  2 2π   E − Ec dE = n =   E  h   h  E c om ∫ c 3 8π  2m  * n =   ( E fn − Ec )  h  co ng * ng th an 3 h     ∆En = n    *   8π   2m  du o ∆En = ∆En = 3,6475.10−2 eV cu u hc 1, 24 λth = = = 0,788µm −2 ∆Eg 1,5 + 2.3,6475.10 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Bài tập chương V c om Bài 5: Dữ kiện: d = 0, 25µm; hν = 3eV; P = 10mW;α = 4.104 cm−1 ; ∆Eg = 1,12eV Giải: lượng ánh sáng bị hấp thụ mẫu 1s là: co ng ∆Φ = Φ0 (1 − e−α d ) = 10−2 1 − exp ( −4.104.0, 25.104 )  = 6,3.10−3 W Phần lượng mà photon truyền cho mạng tinh thể 1s là: cu u du o ng th an hν − ∆Eg − 1,12 = = 62% hν Năng lượng nhiệt truyền cho mạng tinh thể 1s là: 6,3.10−3.62% = 3,9.10−3 W Năng lượng tái hợp xạ 1s là: 6,3.10−3 − 3,9.10−3 =2,4.10−3 W 2, 4.10−3 16 photon = 1,3.10 Số photon tái hợp xạ 1s là: −19 s 1,12.1,6.10 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Bài tập chương V cu u du o ng th an co ng c om Bài 6: Dữ kiện: λ = 0,6µm; P = 15mW; α = 5.104 cm−1 ; ∆Eg = 1, 42eV Giải: lượng ánh thoát ngồi mặt sau tính sau: Φ ∆Φ = Φ0 (1 − R ) e−α d =   −α d Φ0 Φ0 −α d −α d R= Φ1 = Φ0 1 −  e = Φ e = ⇒ e =1 3  3 3 d = 13,86µm 1, 24 = 2,067eV Năng lượng photon ứng với bước sóng λ = 0,6µm: 0,6 Phần trăm lượng nhiệt truyền cho mạng tinh thể: 2,067 − 1, 42 = 31,18% 2,067 Năng lượng nhiệt truyền cho mạng tinh thể 1s: 15 ⋅ 31,18% = 1,559mW CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Bài tập chương V Bài 7: Giải: c om σ= U I J =σE = = L WD = enst ( µn + µ p ) I L U W D th an co ng 2,83.10−3.6.10−3 13 −3 = 1.10 cm a nst = 10.2.10−3.1.10−3.1,6.10−19.5,3.103.10−4 b Sự thay đổi dòng điện sau ngắt chiếu sáng: dI A ⇒ = − ⋅ I0 = 23,6 ; I0 = 2,83.10−3 A dt t =0 τ s du o I = I0 e τ ng −t cu u 2,83.10−3 τ= = 0,12.10−3 s 23,6 − t c n ( t ) = n0 e τ0 − = 1.1013.e CuuDuongThanCong.com 10−3 0,12.10−3 = 2, 4.109 cm−3 https://fb.com/tailieudientucntt ... https://fb.com/tailieudientucntt Bài tập chương III Bài 3: cu u du o ng th an co ng c om Giải: lượng cực đại hấp thụ nguyên tử Hyđrô lượng điện tử 12,2 eV Giả sử lúc đầu nguyên tử trạng thái bản, hấp thụ lượng nguyên tử chuyển... https://fb.com/tailieudientucntt Bài tập chương III Bài 4: co ng c om Giải: giả sử quỹ đạo chuyển động điện tử đường tròn phẳng nằm mặt phẳng chứa proton Dòng điện I chuyển động điện tử gây tạo từ trường... https://fb.com/tailieudientucntt v Bài tập chương III Bài 5: co ng c om Giải: giả sử quỹ đạo chuyển động điện tử đường tròn phẳng nằm mặt phẳng chứa proton Dòng điện I chuyển động điện tử gây tạo từ trường