習(xí)題7解1和習(xí)題9 (醇和酚)

習(xí)題77.1晶體具有哪些宏觀特征？這些宏觀特征與晶體的微觀結(jié)構(gòu)有何聯(lián)系？答：（單）晶體外形為凸多面體，常呈現(xiàn)出一定的對(duì)稱(chēng)性。屬于同一品種的晶體，兩個(gè)對(duì)應(yīng)晶面（或晶棱）間的夾角恒定不變。晶體是各向異性的，即沿空間不同方向物理量取值不同。晶體具有固定的熔點(diǎn)。晶體外形上的規(guī)則性反映著內(nèi)部分子（原子）間排列的有序。晶態(tài)固體的內(nèi)部，至少在微米量級(jí)的范圍是有序排列的，這叫做長(zhǎng)程有序。晶體有固定的熔點(diǎn)也是因?yàn)樵谌刍^(guò)程中，晶態(tài)固體的長(zhǎng)程序解體時(shí)對(duì)應(yīng)著一定的溫度。7.2圖為一個(gè)二維的晶體結(jié)構(gòu)，每一個(gè)黑點(diǎn)代表一個(gè)化學(xué)成分相同的原子。請(qǐng)畫(huà)出原胞和布喇菲格子。解：原胞應(yīng)有以下特點(diǎn)：原胞原胞1原胞2（2）在每個(gè)方向取完整的一個(gè)周期；（3）作為重復(fù)單元其面積最小。所以原胞的取法不是唯一的，這里畫(huà)出兩種取法。從結(jié)構(gòu)圖看出，黑點(diǎn)間不是等間距的，一個(gè)完整周期中有兩個(gè)黑點(diǎn)。這就是說(shuō)，雖然黑點(diǎn)代表的原子的化學(xué)成分相同，但在晶體中的地位不同，故區(qū)分為兩類(lèi)粒子，只要取出一類(lèi)粒子的位置作為結(jié)點(diǎn)的位置就可以了，所以布喇菲格子由下圖所示：7.3設(shè)晶格常數(shù)（立方體晶胞邊長(zhǎng)）為a，問(wèn)簡(jiǎn)立方、面心立方、體心立方的最近鄰和次近鄰格點(diǎn)數(shù)各為多少？距離多大？答：簡(jiǎn)立方分別為6個(gè)和12個(gè)，距離為a和a；面心立方分別為12個(gè)和6個(gè)，距離為a和a；體心立方分別為8個(gè)和6個(gè)，距離為a和a。7.4具有笛卡爾坐標(biāo)(n1,n2,n3)的所有點(diǎn)形成什么樣的布喇菲點(diǎn)陣？如果(a)ni全為奇數(shù)或者ni全為偶數(shù)的點(diǎn)的集合；(b)滿足為偶數(shù)的點(diǎn)的集合。答：(a)原點(diǎn)的笛卡爾坐標(biāo)(0,0,0)，以它為起點(diǎn)向三個(gè)坐標(biāo)軸方向平移偶數(shù)個(gè)單位，這些點(diǎn)的笛卡爾坐標(biāo)(n1,n2,n3)全為偶數(shù)，它們構(gòu)成邊長(zhǎng)為2的簡(jiǎn)立方點(diǎn)陣。同理，以(1,1,1)為起點(diǎn)向三個(gè)坐標(biāo)軸方向平移偶數(shù)個(gè)單位，其笛卡爾坐標(biāo)(n1,n2,n3)全為奇數(shù)，也構(gòu)成邊長(zhǎng)為2的簡(jiǎn)立方點(diǎn)陣。兩套點(diǎn)陣套構(gòu)成體心立方（坐標(biāo)為偶數(shù)的點(diǎn)為頂角，為奇數(shù)的點(diǎn)為體心）。(b)為偶數(shù)則有兩種情況，三個(gè)坐標(biāo)全為偶數(shù)，或一個(gè)偶數(shù)兩個(gè)奇數(shù)。前者構(gòu)成面心立方（邊長(zhǎng)為2）的頂角點(diǎn)，后者構(gòu)成面心立方的面心點(diǎn)，如(0,1,1),(1,0,1),(1,1,0),(2,1,1),(1,2,1),(1,1,2)。所以為偶數(shù)的坐標(biāo)點(diǎn)的集合構(gòu)成面心立方。7.5試證：體心立方格子的倒格子為面心立方格子。證：體心立方正格子基矢，，因?yàn)楣试w積倒格子基矢類(lèi)似可得，與面心立方基矢，，比較可知，上面倒格子是邊長(zhǎng)等于的面心立方。7.6將原子想象成剛球，剛球占有空間的比例q可作為原子排列是否緊密的量度。試計(jì)算簡(jiǎn)立方、體心立方、面心立方、金剛石各對(duì)應(yīng)的q值。解：（1）簡(jiǎn)立方最近鄰原子距離，一個(gè)剛球占有的體積，晶胞體積為，平均一個(gè)晶胞有1個(gè)原子，故（2）體心立方最近鄰原子距離，一個(gè)剛球占有的體積，晶胞體積為，平均一個(gè)晶胞有2個(gè)原子，故（3）面心立方最近鄰原子距離，一個(gè)剛球占有的體積，晶胞體積為，平均一個(gè)晶胞有4個(gè)原子，故（4）金剛石最近鄰原子距離，一個(gè)晶胞有8個(gè)原子，故7.7設(shè)原胞基矢、、相互正交，求倒格子基矢。什么情況下，晶面(hkl)與晶軸[hkl]正交？解：因?yàn)檎?，可設(shè)、、，且原胞體積。所以，，晶軸[hkl]沿，而晶面(hkl)的法線方向?yàn)椤Ｈ绻?hkl)與晶軸[hkl]正交，則與平行，即有。而所以晶面(hkl)與晶軸[hkl]正交的充要條件是或由知，，得7.8找出四方體(a=b≠c)和長(zhǎng)方體(a≠b≠c)的全部對(duì)稱(chēng)操作。解：（1）設(shè)兩底面為正方形，側(cè)面為長(zhǎng)方形。則兩底面中心連線為4次軸，兩對(duì)側(cè)面中心連線為2次軸。四條側(cè)棱中，兩組對(duì)棱中心連線各構(gòu)成一個(gè)2次軸?？紤]到不動(dòng)也是對(duì)稱(chēng)操作，所以共有轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)稱(chēng)操作OEBDGFOEBDGFCA由于四方體中心為對(duì)稱(chēng)中心，所以轉(zhuǎn)動(dòng)反演對(duì)稱(chēng)操作也有8個(gè)，故共有16個(gè)對(duì)稱(chēng)操作。（2）對(duì)于長(zhǎng)方體，只存在3個(gè)2次軸（3對(duì)面中心連線），也存在對(duì)稱(chēng)中心，對(duì)稱(chēng)操作數(shù)為2×（3×1+1）=87.9試求金剛石結(jié)構(gòu)中共價(jià)鍵之間的夾角。解：金剛石結(jié)構(gòu)沒(méi)見(jiàn)教材圖7.1-11，碳原子B1原子周?chē)?個(gè)碳原子是A1、A2、A3、A4，各點(diǎn)坐標(biāo)：，，，，。不難看出：，故，而，所以?xún)烧邐A角為7.10為什么說(shuō)不同波矢可以對(duì)應(yīng)于同一格波？答：格波描寫(xiě)晶體中各原子的集體振動(dòng)，由于原子的平衡位置構(gòu)成周期性排列，振動(dòng)量是原子的位移，所以格波描寫(xiě)的振動(dòng)點(diǎn)是空間分列點(diǎn)，不同波矢的波動(dòng)對(duì)這些分列點(diǎn)的振動(dòng)描述可以完全相同。例如，對(duì)于一維簡(jiǎn)單格子，原子振動(dòng)可寫(xiě)成，色散關(guān)系為。若，則對(duì)應(yīng)的頻率，故位移，即各原子的振動(dòng)完全相同。7.11周期性邊界條件的物理圖像是什么？據(jù)此對(duì)晶格振動(dòng)可以得出哪些結(jié)論？答：可以用不同的物理圖像解釋周期性邊界條件：（1）將一維原子鏈看成一閉合圓環(huán)，由于原子很多，故圓環(huán)半徑很大。原子振動(dòng)范圍比起圓環(huán)周長(zhǎng)來(lái)是很小的，故仍可看作直線振動(dòng)。而由于圓環(huán)的閉合性，第1個(gè)粒子與第N+1個(gè)粒子實(shí)際為同一粒子，故令。（2）另一種看法是將許許多多相同的晶體首尾“相連”，使晶格周期性在邊界仍保持成立，并假設(shè)各塊晶體內(nèi)相對(duì)應(yīng)的粒子運(yùn)動(dòng)情況相同。周期性邊界條件直接導(dǎo)致格波的波矢只能取一些分列值，波矢取值的數(shù)目與晶體原胞數(shù)相同。周期性邊界條件得出的結(jié)論只適用體內(nèi)粒子，邊界處實(shí)際粒子的勢(shì)場(chǎng)缺少周期性，故結(jié)論不適用。7.12（1）按周期性邊界條件，一維簡(jiǎn)單格子的格波波矢q應(yīng)取什么值？（2）證明一維簡(jiǎn)單格子滿足，N為原胞數(shù)，q及q’為波矢的可能取值。（1）答：在周期性邊界條件下，對(duì)于一維有限的簡(jiǎn)單格子，第一個(gè)原胞的原子應(yīng)和第N＋1個(gè)原胞的原子振動(dòng)情況相同，即而，。因此，所以qNa=2πl(wèi)（l為整數(shù)）即描寫(xiě)晶格振動(dòng)狀態(tài)的波矢q只能取一些分立的值。因?yàn)閝介于,所以l介于，即。由此可知，l只能取N個(gè)不同的值，因而q也只能取N個(gè)不同的值。這里N是原胞的數(shù)目。（2）證：當(dāng)時(shí)，，上式顯然成立。當(dāng)時(shí)，上式左邊構(gòu)成等比數(shù)列求和，公比，利用等比數(shù)列求和公式而所以由上面兩式可知，（）綜合和兩種情況，說(shuō)明命題是成立的。7.13在討論三維自由電子的能態(tài)密度時(shí)，如果晶體為長(zhǎng)方體，邊長(zhǎng)分別為、、，試推導(dǎo)其能態(tài)密度的表達(dá)式。解：對(duì)于長(zhǎng)方體，三維自由電子的波函數(shù)和能量為，其中，，，，、、都是整數(shù)。、、的取值都是等間隔取值，間隔分別為，，。所以，在、、構(gòu)成的空波矢間中代表量子態(tài)的點(diǎn)子分布是均勻的。一個(gè)點(diǎn)子占有的“體積”是，這里，為晶體的體積。但能量只與波矢大小有關(guān)，，能量在0~E范圍在k空間占有的“體積”所以能量在0~E范圍內(nèi)的量子態(tài)數(shù)為對(duì)上式微分就得到能量在E~E+ΔE范圍內(nèi)的量子態(tài)數(shù)考慮到電子自旋具有向上和向下兩種狀態(tài)，應(yīng)乘以2，故能態(tài)密度為7.14準(zhǔn)自由電子近似零級(jí)近似下的波函數(shù)為，其中，l為整數(shù)。證明：當(dāng)時(shí)，。證：，故（1）而積分比較（1）式，，即為的整數(shù)倍，故。所以，只要，即（為任意整數(shù)），則（1）式右邊每項(xiàng)積分都為0，故7.15已知一維晶體中某個(gè)能帶可寫(xiě)成：，其中，。求：（1）能量的最大值和最小值；（2）能帶底部和頂部的電子有效質(zhì)量。解：令得，即。由（2）式知，，而，所以處為極大值，而處為極小值，(2)為能帶底部，為能帶頂部，7.16用能帶理論解釋金屬、半導(dǎo)體、絕緣體在導(dǎo)電性能方面的差異。答：按照能帶理論，滿帶電子不能導(dǎo)電（全部電子對(duì)電流的總貢獻(xiàn)等于零）而不滿帶電子可以導(dǎo)電。金屬中，除去滿帶外，還有部分地被填充的能帶，后者可以起導(dǎo)電作用。在半導(dǎo)體或絕緣體中，只有滿帶與空帶，但是半導(dǎo)體的禁帶寬度較小，一般在2個(gè)電子伏特以下，而絕緣體的禁帶寬度較大。在極低溫度下，兩者導(dǎo)電性能都很差。當(dāng)溫度逐漸升高以后，總會(huì)有少數(shù)電子，由于熱激發(fā)，從滿帶跳到鄰近的空帶中去；使原來(lái)的空帶也有了少數(shù)電子，成為導(dǎo)帶；而原來(lái)的滿帶，現(xiàn)在缺了少數(shù)電子，成為近滿帶，也具有導(dǎo)電性。在半導(dǎo)體中，由于禁帶窄，電子容易從滿帶激發(fā)到導(dǎo)帶中去；而在絕緣體中，禁帶太寬，激發(fā)的電子數(shù)目極少，以至沒(méi)有可察覺(jué)的導(dǎo)電性。習(xí)題88.1純Ge、Si中摻入Ⅲ族或Ⅴ族元素后，為什么使半導(dǎo)體導(dǎo)電性能有很大的改變？雜質(zhì)半導(dǎo)體（p型或n型）應(yīng)用很廣，但為什么我們很強(qiáng)調(diào)對(duì)半導(dǎo)體材料的提純？答：純Ge、Si中的載流子濃度（即本征載流子濃度）很低，Ⅲ族或Ⅴ族元素是有效的受主或施主雜質(zhì)，即容易電離而提供載流子。即使摻入微量的雜質(zhì)（例如百萬(wàn)分之一），提供的載流子濃度也遠(yuǎn)高于，所以使半導(dǎo)體導(dǎo)電性能有很大的改變。不同的雜質(zhì)產(chǎn)生的影響很不相同，對(duì)半導(dǎo)體摻雜的目的是需要對(duì)半導(dǎo)體的性能進(jìn)行控制。只有在特定的區(qū)域摻入特定的雜質(zhì)才能取得所需的效果，如果半導(dǎo)體材料不純，就很難控制半導(dǎo)體的性能，也就不能制備所需的器件。8.2當(dāng)E-EF為1.5kBT、4kBT、10kBT時(shí)，分別用費(fèi)米分布函數(shù)和玻耳茲曼分布函數(shù)計(jì)算電子占據(jù)各該能級(jí)的概率。解:費(fèi)米分布函數(shù)玻耳茲曼分布函數(shù)E-EF為1.5kBT時(shí),=0.182,=0.2231；E-EF為4kBT時(shí),=0.01799,=0.01832；E-EF為1.5kBT時(shí),=0.0000453979,=0.0000453999。（注：保留的有效數(shù)字的位數(shù)只要能顯示兩種分布的差別即可）8.3為費(fèi)米分布函數(shù)，而費(fèi)米能級(jí)又與溫度有關(guān)，試證證：將寫(xiě)成復(fù)合函數(shù)，即，而，則；所以而，，所以8.4解釋本征半導(dǎo)體、n型半導(dǎo)體、p型半導(dǎo)體，它們的主要特點(diǎn)是什么？答：本征半導(dǎo)體：無(wú)雜質(zhì)、無(wú)缺陷的理想半導(dǎo)體，滿足n=p，電導(dǎo)率很低，費(fèi)米能級(jí)近似在禁帶中央；n型半導(dǎo)體：摻施主雜質(zhì)的半導(dǎo)體，電子是多數(shù)載流子，即n>p，費(fèi)米能級(jí)偏向?qū)В籶型半導(dǎo)體：摻受主雜質(zhì)的半導(dǎo)體，空穴是多數(shù)載流子，即p>n，費(fèi)米能級(jí)偏向價(jià)帶。8.5有二塊n型硅材料，在某一溫度T時(shí)，第一塊與第二塊的電子濃度之比為（自然對(duì)數(shù)的底）。已知第一塊材料的費(fèi)米能級(jí)在導(dǎo)帶底以下，求第二塊材料中費(fèi)米能級(jí)的位置，并求出兩塊材料空穴密度之比。解：（1）由公式，得，解出費(fèi)米能級(jí)已知，，故（2）由公式，得8.6室溫下，硅的本征載流子密度為，費(fèi)米能級(jí)為，現(xiàn)在硅中摻入密度為的磷，試求：（1）電子濃度和空穴濃度；（2）費(fèi)米能級(jí)的位置。解：（1）磷為施主雜質(zhì)，遠(yuǎn)大于，故多子濃度約等于摻雜濃度而（2）8.7室溫下，本征鍺的電阻率為47Ω·cm，試求本征載流子濃度。若摻入銻雜質(zhì)，使每106個(gè)鍺原子中有一個(gè)雜質(zhì)原子，計(jì)算室溫下電子濃度和空穴濃度。設(shè)雜質(zhì)全部電離。鍺原子的濃度為4.4×1022/cm3,試求該摻雜鍺材料的電阻率。設(shè)=3600cm2/V·s，=1700cm2/V·s，且認(rèn)為不隨摻雜而變化。解：（1）因，故（2）銻為施主，室溫下雜質(zhì)基本上都電離，多子濃度相應(yīng)地電阻率8.8若ND=5×1015cm-3,NA=1×1017cm-3，取ni=2.5×1013cm-3，kBT=0.026eV，求室溫下Ge突變p-n結(jié)的VD。解:8.9有鍺p-n結(jié)，設(shè)p區(qū)的摻雜濃度為NA，n區(qū)摻雜濃度為ND，已知ND=102NA，而NA相當(dāng)于108個(gè)鍺原子中有一個(gè)受主原子，計(jì)算室溫下接觸電位電位差VD。若NA濃度保持不變，而ND增加102倍，試求接觸電位差的改變。取鍺原子密度4.4×1022cm-3。解：（1)NA=10-8×4.4×1022cm-3=4.4×1014cm-3，ND=102NA=4.4×1016cm-3（2）8.10一個(gè)硅p-n結(jié)二極管具有下列參數(shù)：ND=1016/cm3，NA=5×1018/cm3，τn=τp=1μs，電子和空穴的遷移率分別為500cm2/(V·s)和180cm2/(V·s)，p-n結(jié)的面積。在室溫300K下的本征載流子濃度為1.5×1010/cm3，試計(jì)算室溫下（1）電子和空穴的擴(kuò)散長(zhǎng)度；（2）正向電流為1mA時(shí)的外加電壓。（取kBT=0.026eV）。解：（1）（2）由電流-電壓方程得：8.11簡(jiǎn)述雪崩擊穿、隧道擊穿的機(jī)理。習(xí)題99.1試從（9.1-10）式解出（9.1-11）式，并求良導(dǎo)體（）和劣導(dǎo)體（）的簡(jiǎn)化結(jié)果。解：將（9.1-10）分開(kāi)寫(xiě)成成兩個(gè)式子：……(1)，……(2)兩式消去得：解出，并注意只能取正值，得：………(3)代入（1）式解得：……(4)（1）良導(dǎo)體，，由(4)和(3)得……(5)（2）劣導(dǎo)體，，，或……(6)而，或……………(7)9.2半導(dǎo)體對(duì)光的吸收有哪幾種主要過(guò)程？哪些過(guò)程具有確定的長(zhǎng)波吸收限？寫(xiě)出對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)表達(dá)式。哪些具有線狀吸收光譜？哪些光吸收對(duì)光電導(dǎo)有貢獻(xiàn)？答：半導(dǎo)體對(duì)光的吸收主要有本征吸收、激子吸收、雜質(zhì)吸收、自由載流子吸收、晶格振動(dòng)吸收等。本征吸收具有確定的長(zhǎng)波吸收限：或()雜質(zhì)吸收也具有確定的長(zhǎng)波吸收限：若電子吸收光子躍遷到導(dǎo)帶，或空穴吸收光子而躍遷到價(jià)帶，滿足；若電子從電離受主能級(jí)躍遷入導(dǎo)帶，或空穴從電離施主能級(jí)躍遷入價(jià)帶，滿足。激子吸收具有線狀吸收光譜；在低溫下，也能觀測(cè)到雜質(zhì)吸收的線狀結(jié)構(gòu)。本征吸收、雜質(zhì)吸收都可以產(chǎn)生自由載流子，對(duì)光電導(dǎo)有貢獻(xiàn)。9.3區(qū)別直接躍遷和間接躍遷（豎直躍遷和非豎直躍遷）。直接躍遷：電子吸收光子產(chǎn)生躍遷時(shí)波矢保持不變，在此過(guò)程中沒(méi)有聲子參與；間接躍遷：電子吸收光子產(chǎn)生躍遷時(shí)波矢也會(huì)變化，非直接躍遷過(guò)程是電子、光子和聲子三者同時(shí)參與的過(guò)程。由于間接躍遷的吸收過(guò)程，一方面依賴(lài)于電子與電磁波的相互作用，另一方面還依賴(lài)于電子與晶格的相互作用，是一種二級(jí)過(guò)程。發(fā)生這樣的過(guò)程，其概率要比只取決于電子與電磁波相互作用的直接躍遷的概率小得多。因此，間接躍遷的光吸收系數(shù)比直接躍遷的光吸收系數(shù)小很多。9.4什么是光電導(dǎo)？光電導(dǎo)有哪幾種類(lèi)型？答：光吸收使半導(dǎo)體中的載流子濃度的增大現(xiàn)時(shí)使樣品電導(dǎo)率增大，這種由光照引起半導(dǎo)體電導(dǎo)率增加的現(xiàn)象稱(chēng)為光電導(dǎo)。光電導(dǎo)有本征光電導(dǎo)和雜質(zhì)光電導(dǎo)兩種類(lèi)型。光照使價(jià)帶中的電子因吸收光子而躍入導(dǎo)帶，產(chǎn)生自由電子和空穴使電導(dǎo)率增加，此為本征光電導(dǎo)；光照也能使束縛在雜質(zhì)能級(jí)上的電子或空穴受激電離而產(chǎn)生雜質(zhì)光電導(dǎo)。9.5解釋光生伏特效應(yīng)。寫(xiě)出光電池的伏安特性方程，說(shuō)明開(kāi)路電壓和短路電流的含義。答：光照射非均勻半導(dǎo)體時(shí)，光生電子和空穴由于內(nèi)建電場(chǎng)的作用會(huì)向兩邊分離，因而在半導(dǎo)體內(nèi)部產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)（光生電壓）；如將半導(dǎo)體兩端短路，則會(huì)出現(xiàn)電流（光生電流）。這種由內(nèi)建電場(chǎng)引起的光電效應(yīng)，稱(chēng)為光生伏特效應(yīng)。光電池的伏安特性方程：在p-n結(jié)開(kāi)路情況下（負(fù)載電阻），兩端的電壓即為開(kāi)路電壓；如將p-n結(jié)短路（），這時(shí)所得的電流為短路電流，短路電流實(shí)際等于光生電流，即。9.6什么是半導(dǎo)體發(fā)光？簡(jiǎn)要說(shuō)明p-n結(jié)電致發(fā)光的原理。答：半導(dǎo)體材料受到某種激發(fā)時(shí)，電子產(chǎn)生由低能級(jí)向高能級(jí)的躍遷，形成非平衡載流子。這種處于激發(fā)態(tài)的電子回復(fù)到較低的能量狀態(tài)時(shí)，以光輻射的形式釋放出能量?；蛘哒f(shuō)，電子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷，伴隨著發(fā)射光子，這就是半導(dǎo)體發(fā)光。正向偏壓下，p-n結(jié)勢(shì)壘區(qū)和擴(kuò)散區(qū)注入了大量少數(shù)載流子。如果輻射復(fù)合的概率很大，那么非平衡少數(shù)載流子不斷與多數(shù)載流子復(fù)合（或帶與帶之間的直接躍遷，或通過(guò)雜質(zhì)對(duì)的躍遷形成的輻射復(fù)合），輻射復(fù)合伴隨著發(fā)光，這就是p-n結(jié)注入發(fā)光的基本原理。9.7一棒狀p型半導(dǎo)體，長(zhǎng)為L(zhǎng)，截面積為S。設(shè)在光照下棒內(nèi)均勻產(chǎn)生電子-空穴對(duì)數(shù)，產(chǎn)生率為，且電子遷移率。如在棒兩端加以電壓V，試證光生電流（q=電子電量）。證：因，，故，而，并且所以9.8一重?fù)诫sn型半導(dǎo)體的平衡載流子濃度為及。有恒定光照，單位時(shí)間通過(guò)單位體積產(chǎn)生的電子-空穴對(duì)數(shù)為Q。今另加一閃光，產(chǎn)生附加光生載流子濃度為。設(shè)非平衡載流子壽命為。試證閃光t秒后，樣品內(nèi)空穴濃度為。證：設(shè)恒定光照下產(chǎn)生的非平衡載流子濃度為，滿足……(1)閃光產(chǎn)生的非平衡載流子隨時(shí)間衰減，記作。閃光后非平衡載流子濃度為……(2)注意，恒定光始終照射，因此……(3)將（2）式和（1）式代入（3）式得……(4)按題意，于是（4）式解為……(5)結(jié)合（2）式、（1）式和（5）式，得9.9一個(gè)n型CdS正方形晶片，邊長(zhǎng)lmm，厚0.lmm，其長(zhǎng)波吸收限為510nm。今用強(qiáng)度為lmw／cm2的紫色光（λ=409.6nm）照射正方形表面，量子產(chǎn)額β＝1。設(shè)光生空穴全部被陷，光生電子壽命，電子遷移率，并設(shè)光照能量全部被晶片吸收，求下列各值。（1）樣品中每秒產(chǎn)生的電子-空穴對(duì)數(shù)；（2）樣品中增加的電子數(shù)；（3）樣品的電導(dǎo)率增量。解：（1），可引起本征吸收。吸收光子的能量因光照能量全部被晶片吸收，且β＝1，所以樣品中每秒產(chǎn)生的電子-空穴對(duì)數(shù)（2）穩(wěn)定時(shí)樣品中增加的電子數(shù)為非平衡載流子濃度為（3）樣品的電導(dǎo)率增量9.10某硅p-n結(jié)光電池，已知室溫下的開(kāi)路電壓為600mV，短路電流為3.3A，若在光電池兩端接負(fù)載R，試問(wèn)當(dāng)負(fù)載上流過(guò)2.5A電流時(shí)，光電池的輸出電壓為多少？解：因，所以而，故第九章醇和酚P321習(xí)題9.1用系統(tǒng)命名法命名下列化合物：(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)習(xí)題9.2寫(xiě)出下列化合物的構(gòu)造式，并指出它是伯醇、仲醇還是叔醇。異戊醇(伯醇)2-環(huán)己烯-1-醇(仲醇、烯丙醇)(3)1-環(huán)戊烯基甲醇(伯醇、烯丙醇)(4)對(duì)乙基苯酚(5)均苯三酚(根皮酚)(6)2,4,6-三硝基苯酚(苦味酸)習(xí)題9.3命名下列多官能團(tuán)化合物：(1)(2)(3)(4)P328習(xí)題9.4由指定原料合成下列化合物：由氯苯和必要的無(wú)機(jī)原料合成2,4-二硝基苯酚。解：由苯和丁烯合成苯酚和丁酮。解：P330習(xí)題9.5不用查表，將下列化合物的沸點(diǎn)由低到高排列成序：(1)正己醇(2)3-己醇(3)正己烷(4)正辛醇(5)2-甲基-2-戊醇解：沸點(diǎn)：正己烷＜2-甲基-2-戊醇＜3-己醇＜正己醇＜正辛醇P330習(xí)題9.6乙醇與氯甲烷具有相近的相對(duì)分子質(zhì)量，它們之中沸點(diǎn)最高的是哪個(gè)，為什么？解：沸點(diǎn)：C2H5OH＞CH3Cl原因：乙醇可形成分子間氫鍵，從而使分子間作用力增大，沸點(diǎn)增高；氯甲烷不能形成分子間氫鍵，從而分子間作用力小于乙醇，沸點(diǎn)低于乙醇。P330習(xí)題9.7對(duì)硝基苯酚的沸點(diǎn)(295℃)和熔點(diǎn)(114℃)均比鄰硝基苯酚的沸點(diǎn)(214.5℃解：對(duì)硝基苯酚可形成分子間氫鍵，分子間作用力強(qiáng)：鄰硝基苯酚可形成分子內(nèi)氫鍵，分子間作用力弱：P332習(xí)題9.8如何用IR譜圖區(qū)分對(duì)甲苯酚與苯甲醇？解：化合物吸收峰/cm-1歸屬吸收峰/cm-1歸屬對(duì)甲苯酚1230νC-O(酚)~820苯環(huán)上對(duì)二取代苯甲醇1050νC-O(一級(jí)醇)~700、750苯環(huán)上單取代P332習(xí)題9.9試根據(jù)化合物C7H8O的IR譜圖及1H-NMR譜圖確定其分子結(jié)構(gòu)。解：題給化合物為間甲苯酚：P335習(xí)題9.10實(shí)驗(yàn)室需要無(wú)水苯時(shí)，常常利用金屬鈉除去苯中的微量水，但乙醇中含有微量水時(shí)，則不能用金屬鈉除去，為什么？解：乙醇分子中醇羥可與金屬鈉反應(yīng)：習(xí)題9.11和的酸性哪一個(gè)強(qiáng)？為什么？解：的酸性強(qiáng)，因?yàn)?Cl有吸電子誘導(dǎo)效應(yīng)。P335習(xí)題9.12試比較對(duì)硝基苯酚、苯酚和對(duì)甲酚的酸性強(qiáng)弱，通過(guò)比較你能得出什么一般性的結(jié)論？解：酸性：對(duì)硝基苯酚＞苯酚＞對(duì)甲酚。結(jié)論：芳環(huán)上有硝基