Question

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

   （1）在半導體A′A兩個側面的電壓是多少？

   （2）半導體中的自由電子定向移動的平均速率是多少？

（3）C、C′兩個側面哪個面電勢較高？

   （4）若測得C、C′兩面的電勢差為U，勻強磁場的磁感應強

度是多少？

Answer 1

（18分）沿x方向的電阻 加在A、A′的電壓為U₀=IR=
電流I是大量自由電子定向移動形成的，
電子的定向移動的平均速率為
自由電子在磁場中受洛倫茲力后，向側面方向偏轉，因此側面有多余的負電荷，C側面有多余的正電荷，建立了沿y軸負方向勻強電場，C側面的電勢較高。自由電子受到的洛倫茲力與電場力平衡，有 磁感應強度
評分：（1）求出電阻R得3分，求得電壓U。再得3分；（2）列出電流表達式得3分，求得平均速率再得3分；（3）說明C側面電勢較高得1分，（4）說明自由電子受電場力和洛倫茲力平衡得2分，求出磁感應強度再得3分。