تم إلغاء تنشيط البوابة. يُرجَى الاتصال بمسؤول البوابة لديك.

فيديو السؤال: الإلكترونات الحرة في شبه موصل نقي باعتبارها دالة في درجة الحرارة الفيزياء

في شبه موصل نقي عند درجة حرارة ‪320 K‬‏، يكون عدد الإلكترونات الحرة في شبه الموصل ‪𝑛‬‏. تزداد درجة حرارة شبه الموصل إلى ‪420 K‬‏. أي من الآتي يصف بطريقة صحيحة كيف يتغير ‪𝑛‬‏؟ علمًا بأن شبه الموصل يكون في حالة اتزان عند كلتا درجتي الحرارة. (أ) يزداد ‪𝑛‬‏. (ب) يقل ‪𝑛‬‏. (ج) يظل ‪𝑛‬‏ ثابتًا.

٠٢:١٣

‏نسخة الفيديو النصية

في شبه موصل نقي عند درجة حرارة 320 كلفن، يكون عدد الإلكترونات الحرة في شبه الموصل ‪𝑛‬‏. تزداد درجة حرارة شبه الموصل إلى 420 كلفن. أي من الآتي يصف بطريقة صحيحة كيف يتغير ‪𝑛‬‏؟ علمًا بأن شبه الموصل يكون في حالة اتزان عند كلتا درجتي الحرارة. (أ) يزداد ‪𝑛‬‏. (ب) يقل ‪𝑛‬‏. (ج) يظل ‪𝑛‬‏ ثابتًا.

في هذا المثال، نتعامل مع شبه موصل نقي. والسليكون أحد الأمثلة على ذلك. تحتوي ذرة السليكون المتعادلة على أربعة إلكترونات في غلاف تكافؤها. وهذا يعني أنه عندما تكون ذرات السليكون شبكة، تحدث مشاركة للإلكترونات بحيث تحتوي الذرات الداخلية على مجموعة كاملة تتكون من ثمانية إلكترونات تكافؤ. من حيث الطاقة، لا يتطلب الأمر إضافة الكثير من الطاقة إلى أحد إلكترونات التكافؤ هذه لتحريره وتحويله إلى إلكترون حر.

يخبرنا السؤال أنه عندما تكون درجة حرارة شبكة من ذرات السليكون 320 كلفن، يوجد عدد ‪𝑛‬‏ من الإلكترونات الحرة التي تتحرك في نطاق هذه الشبكة. يرجع السبب في وجود إلكترونات حرة من الأساس في هذه العينة إلى انتقال الطاقة الحرارية إلى إلكترونات التكافؤ في الشبكة. وكما ذكرنا، إذا انتقلت طاقة كافية إلى هذا الإلكترون، فإنه يتحرر. وتعتمد الطاقة الحرارية المتاحة لحدوث ذلك على درجة حرارة الشبكة. فكلما زادت درجة الحرارة، زادت الطاقة الحرارية المتاحة لتحويل إلكترونات التكافؤ إلى إلكترونات حرة. ومن ثم، كلما ارتفعت درجة الحرارة، زاد عدد الإلكترونات الحرة الموجودة في الشبكة.

وهذا يوضح لنا كيفية الإجابة عن السؤال. إذا كان عدد الإلكترونات الحرة في شبه الموصل عند درجة حرارة 320 كلفن يساوي ‪𝑛‬‏، فلا بد أن يزداد هذا العدد عند زيادة درجة حرارة شبه الموصل. وعليه، نختار خيار الإجابة (أ) يزداد ‪𝑛‬‏.

تستخدم نجوى ملفات تعريف الارتباط لضمان حصولك على أفضل تجربة على موقعنا. معرفة المزيد حول سياسة الخصوصية لدينا.