Какое количество атомов в кристалле германия представляют дырки, если их концентрация достигает 10^18 м-3 путем

Raisa

35

Чтобы решить эту задачу, нам нужно вычислить количество атомов германия, представляющих дырки, при данной концентрации дырок.

Шаг 1: Найдем молярную массу германия.
Для этого мы применим простое соотношение: молярная масса = масса / количество вещества.
Масса германия равна его плотности, умноженной на объем вещества.
Объем можно вычислить, разделив количество вещества на его концентрацию.
Количество вещества можно определить с помощью формулы: количество вещества = концентрация * объем.

Формула для молярной массы:
\[ молярная \, масса_{Ge} = масса_{Ge} / количество \, вещества_{Ge} \]

Формула для количества вещества:
\[ количество \, вещества_{Ge} = концентрация_{дырок} * объем_{Ge} \]

Формула для объема:
\[ объем_{Ge} = масса_{Ge} / плотность_{Ge} \]

Шаг 2: Найдите количество атомов в кристалле германия.
Чтобы это сделать, мы используем формулу Авогадро: количество атомов = количество вещества * число Авогадро.
Число Авогадро равно \(6.0221 \times 10^{23}\) атомов/моль.

Формула для количества атомов:
\[ количество \, атомов = количество \, вещества_{Ge} * число \, Авогадро \]

Шаг 3: Определите, какие вещества могут быть введены в кристалл германия в качестве акцепторных примесей.
Акцепторные примеси являются донорными допантами, то есть они способны принимать электроны от других атомов или ионов. Такие примеси обычно имеют большую электроотрицательность, поскольку они эффективно удерживают дырки и создают дополнительные позитивные заряды в кристаллической решетке. Это может включать элементы, такие как индий, галлий и алюминий.

Теперь погружаемся в подробности решения задачи.

Шаг 1: Вычисляем молярную массу германия.
Молярная масса германия равна отношению ее массы к количеству вещества.
Масса германия равна его плотности, умноженной на объем германия.
Объем германия можно вычислить, поделив количество вещества на его концентрацию.
Количество вещества можно определить как произведение концентрации дырок и объема германия.

Рассчитываем объем германия:
\[ объем_{Ge} = \frac{{масса_{Ge}}}{{плотность_{Ge}}} \]

Масса германия равна:
\[ масса_{Ge} = объем_{Ge} \times плотность_{Ge} \]

Теперь мы можем рассчитать молярную массу:
\[ молярная \, масса_{Ge} = \frac{{масса_{Ge}}}{{количество \, вещества_{Ge}}} \]

Шаг 2: Найдем количество атомов германия в кристалле.
Чтобы это сделать, мы использовали формулу Авогадро, которая говорит нам, что количество атомов равно произведению количества вещества на число Авогадро.

Вычисляем количество вещества германия:
\[ количество \, вещества_{Ge} = концентрация_{дырок} \times объем_{Ge} \]

Вычисляем количество атомов германия:
\[ количество \, атомов_{Ge} = количество \, вещества_{Ge} \times число_{Авогадро} \]

Шаг 3: Определите, какие вещества могут быть введены в кристалл германия в качестве акцепторных примесей.
Акцепторные примеси, как уже было сказано, являются донорными допантами и способны принимать электроны от других атомов или ионов. Обычно они имеют большую электроотрицательность, которая позволяет им удерживать дырки и создавать дополнительные позитивные заряды в кристаллической решетке. Некоторые примеры акцепторных примесей для германия - индий (In), галлий (Ga) и алюминий (Al).

Теперь, когда мы разобрали каждый шаг решения задачи и дали все необходимые объяснения, вы можете продемонстрировать это школьнику, чтобы помочь ему понять концепцию и применить её к аналогичным задачам в будущем.