半导体电导率计算公式

如果σ是电导（单位西门子），I是电流（单位安培），E是电压（单位伏特），则：σ = I/E

电导是电阻的倒数，即 G＝L/R 式中R—电阻，单位欧姆(Ω) G—电导，单位西门子(S) 1S＝103mS＝106µS 因R＝ρL/F，代入上式，则得到： G＝IF/（ρL）对于一对固定电极来讲，二极间的距离不变，电极面积也不变，因此L与F为一个常数。

令：J＝L/F，J就称为电极常数，可得到 G＝I2/（ρJ）式中：K=1/ρ就称为电导率，单位为S/cm。1S/cm＝103mS/cm＝106µS/cm。

电导率K的意义就是截面积为lcm2，长度为lcm的 导体的电导。当电导常数J=1时，电导率就等于电导，电导率是不同电解质溶液导电能力的表现。

电导率K，电导G，电阻率ρ三者之间的关系如下： K＝JG＝I/ρ 式中J为电极常数，例如：电导率为O.1µS/cm的高纯水，其电阻率应为： ρ＝I/K＝1/0.1×106＝10MΩcm。

锗中掺锑，锑是五族元素，在锗中是施主杂质，锗的禁带宽度小于硅，由此断定室温下杂质全电离，因此电子浓度就是锑的掺杂浓度。由质量作用定理ni^2=p*n，电子浓度已经知道，就能算出空穴浓度。电导率的公式σ=n*μn*q+p*μp*q，计算电导率，求倒数就是电阻率。

少子的平均漂移速度就是指在电场作用下载流子单位时间移动的距离，这里漂移速度V=1cm/10^(-4)s=10^4cm/s，迁移率μ=V/E，然后根据爱因斯坦关系，扩散系数D=μkT/q，即可求出扩散系数。

其实半导体物理的计算多为套公式，只要熟悉每个名词背后的概念，将各个概念的关系能够联系起来做计算题就没什么问题了。

【知识结构】

一、 电路的组成：

1.定义：把电源、用电器、开关、导线连接起来组成的电流的路径。

2．各部分元件的作用：（1）电源：提供电能的装置；（2）用电器：工作的设备；（3）开关：控制用电器或用来接通或断开电路；（4）导线：连接作用，形成让电荷移动的通路

二、电路的状态：通路、开路、短路

1．定义：（1）通路：处处接通的电路；（2）开路：断开的电路；（3）短路：将导线直接连接在用电器或电源两端的电路。

2．正确理解通路、开路和短路

三、电路的基本连接方式：串联电路、并联电路

四、电路图（统一符号、横平竖直、简洁美观）

五、电工材料：导体、绝缘体

1． 导体

（1） 定义：容易导电的物体；（2）导体导电的原因：导体中有自由移动的电荷；

2． 绝缘体

（1）定义：不容易导电的物体；（2）原因：缺少自由移动的电荷

六、电流的形成

1．电流是电荷定向移动形成的；

2．形成电流的电荷有：正电荷、负电荷。酸碱盐的水溶液中是正负离子，金属导体中是自由电子。

七.电流的方向

1．规定：正电荷定向移动的方向为电流的方向；

2．电流的方向跟负电荷定向移动的方向相反；

3．在电源外部，电流的方向是从电源的正极流向负极。

八、电流的效应：热效应、化学效应、磁效应

九、电流的大小：I=Q/t

十、电流的测量

1．单位及其换算：主单位安（A），常用单位毫安（mA）、微安（μA）

2．测量工具及其使用方法：（1）电流表；（2）量程；（3）读数方法（4）电流表的使

用规则。

十一、电流的规律：（1）串联电路：I=I1+I2(2)并联电路：I=I1+I2

【方法提示】

1．电流表的使用可总结为（一查两确认，两要两不要）

（1）一查：检查指针是否指在零刻度线上；

（2）两确认：①确认所选量程。②确认每个大格和每个小格表示的电流值。两要：一

要让电流表串联在被测电路中；二要让电流从“＋”接线柱流入，从“－”接线柱流出；③两不要：一不要让电流超过所选量程，二不要不经过用电器直接接在电源上。

在事先不知道电流的大小时，可以用试触法选择合适的量程。

2．根据串并联电路的特点求解有关问题的电路

（1）分析电路结构，识别各电路元件间的串联或并联；

（2）判断电流表测量的是哪段电路中的电流；

（3）根据串并联电路中的电流特点，按照题目给定的条件，求出待求的电流。

第四部分 欧姆定律

一、电压

1、电源的作用是给电路两端提供电压；电压是电路中产生电流的原因。电路中有电流，就一定有电压；电路中有电压，却不一定有电流，因为还要看电路是否是通路。

2、电压用字母U表示，单位是伏特，简称伏，符号是V。常用单位有千伏（KV，1KV = 103V）和毫伏（mV，1mV = 10-3V）。家庭照明电路的电压是220V；一节干池的电压是1.5V；对人体安全的电压不高于36V。

3、电压表的使用：A、电压表应该与被测电路并联；当电压表直接与电源并联时，因为电压表内阻无穷大，所以电路不会短路，所测电压就是电源电压。B、电压表的正接线柱接电源正级，负接线柱接电源负极度。C、根据被测电路的不同，可以选择“0 ~ 3V”和“0 ~ 15V”两个量程。

4、电压表的读数方法：A、看接线柱确定量程。B、看分度值（每一小格代表多少伏）。C、看指针偏转了多少格，即有多少伏。

5、电池串联，总电压为各电池的电压之和；相同电池关联，总电压等于其中一支电池的电压。

二、探究串联电路中电压的规律

1、实验步骤：A、提出问题；B、猜想或假设；C、设计实验；D、进行实验；D、分析和论证、E、评估；F、交流（大体内容相同即可，有些步骤可省略）

2、在串联电路中，总电压等于各用电器的电压之和。

三、电阻

1、容易导电的物体叫导体，如铅笔芯、金属、人体、大地等；不容易导电的物体叫绝缘体，如橡胶、塑料、陶瓷等。导电能力介于两者之间的叫半导体，如硅金属等。

2、导体对电流的阻碍作用叫电阻，用R表示，单位是欧姆，简称欧，符号是Ω。常用单位有千欧（KΩ，1KΩ = 103Ω）和兆欧（MΩ，1MΩ = 106Ω），它在电路图中的符号为 。

3、影响电阻大小的因素有：A、材料；B、长度；C、横截面积；D、温度。一般情况下，某一导体被制造出来以后，其电阻除了随温度的变化有一点改变之外，我们就近似地认为其电阻不变了，它也不会随着电压、电流的变化而变化。

4、某些导体在温度下降到某一温度时，就会出现其电阻为0的情况，这就是超导现象，这时这种导体就叫超导体。

5、滑动变阻器的工作原理是：电阻部分由涂有绝缘层的电阻丝绕在绝缘管上，通过滑片在上面滑动从而改变接入电路的电阻大小。所以滑动变阻器的正确接法是：一上一下的接。它在电路图中的符号是

它应该与被测电路串联。

四、欧姆定律

1、欧姆定律是由德国物理学家欧姆在1826年通过大量的实验归纳出来的。

2、欧姆定律：导体中的电流，跟导体两端的电压成正比，跟导体两端的电阻成反比。公式为：I = U / R ，变形公式有：U = I R ， R = U / I

3、欧姆定律使用注意：A、单位必须统一，电流用A，电压用V，电阻用Ω；B、不能把这个公式理解为：电阻与电压成正比，与电流成反比，因为电阻常规情况下是不变的。

4、用电器正常工作时的电压叫额定电压；正常工作时的电流叫额定电流；但是生活中往往达不到这个标准，所以用电器实际工作时的电压叫实际电压，实际工作时的电流叫实际电流。

5、当电路出现短路现象（电路中电源不经过用电器而直接被接通的情况）时，根据I = U / R 可知，因为电阻R很小，所以电流会很大，从而会导致火灾。

五、测量小灯泡的电阻

1、根据欧姆定律公式 I = U / R 的变形 R = U / I 可知，求出了小灯泡的电压和电流，就可以计算出小灯泡的电阻，这种方法叫做伏安法。

2、电路图：

3、测量时注意：A、闭合开关前，滑动变阻器应该滑到电阻最大端；B、测量电阻时，应该先观察小灯泡的额定电压，然后测量时使用的电压应该按照从额定电压依次降低测量。C、可以将几次测量的结果求平均值，以减小误差。

4、测量过程中，电压越低，小灯泡越暗，温度越低，因此电阻会略小一点。

六、欧姆定律和安全用电

1、对人体安全的电压应该不高于36V，因为根椐欧姆定律 I = U / R 可知，在电阻不变的情况下，电压越高，通过人体电流就会越大，所以高压电对人体来说是非常危险的。

2、我们不能用潮湿的手去触摸电器，因为人的皮肤潮湿时，电阻会变小，从而会增大触电的可能性。一般情况下，不要靠近高近带电体，不要接触低压带电体。

3、雷电是自然界一种剧烈的放电现象，对人来说是非常危险的，所以在有雷电现象时，不要站在大树或其它较高的导电物体下，也不能站到高处。

4、为了防止雷电对人们的危害，美国物理学家富兰克林发明了避雷针，让雷电通过金属导体进入大地，从而保证人或建筑物的安全。

第五部分 电功率

一、电能

1、电能可能同其它形式的能量转化而来，也可以转化为其它形式的能量。

2、电能用W表示，常用单位是千瓦时（KWh），在物理学中能量的通用单位是焦耳（J），简称焦。1KWh = 3.6 106J。

3、电能表是测量一段时间内消耗的电能多少的仪器。A、“220V”是指这个电能表应该在220V的电路中使用；B、“10（20）A”指这个电能表的额定电流为10安，在短时间内最大电流不超过20安；C、“50Hz”指这个电能表在50赫兹的交流电路中使用；D、“600revs/KWh”指这个电能表的每消耗一千瓦时的电能，转盘转过600转。

4、电能转化为其他形式能的过程是做功的过程，有多少电能发生了转化，就说电流做了多少功。实质上，电功就是电能，也用W表示，通用单位也是焦耳，常用单位是千瓦时。

二、电功率

1、电功率是表示消耗电能的快慢的物理量，用P表示，单位是瓦特，简称瓦，符号是W。常用单位有千瓦（KW）。1KW = 103W 1马力 = 735瓦。电功率的定义也可以理解为：用电器在1秒内消耗的电能。

2、电功率与电能、时间的关系： P = W / t 在使用时，单位要统一，单位有两种可用：（1）、电功率用瓦（W），电能用焦耳（J），时间用秒（S）；（2）、电功率用千瓦（KW），电能用千瓦时（KWh，度），时间用小时（h）。

3、1千瓦时是功率为1KW的用电器使用1h所消耗的电能。

4、电功率与电压、电流的关系公式： P = I U 单位：电功率用瓦（W），电流用安（A），电压用伏（V）。

5、用电器在额定电压下工作时的电功率（或者说用电器正常工作时的电功率），叫做额定功率。

三、测量小灯泡的电功率

1、测量小灯泡电功率的电路图与测电阻的电路图一样。

2、进行测量时，一般要分别测量小灯泡过暗、正常发光、过亮时三次的电功率，但不能用求平均值的方法计算电功率，只能用小灯泡正常发光时的电功率。

四、电和热

1、电流通过导体时电能要转化成热，这个现象叫电流的热效应。

2、根据电功率公式和欧姆定律，可以得到： P = I2 R 这个公式表示：在电流相同的条件下，电能转化成热时的功率跟导体的电阻成正比。

3、当发电厂电功率一定，送电电压与送电电流成反比，输电时电压越高，电流就越小。此时因为输电线路上有电阻，根据P = I2 R 可知，电流越小时，在电线上消耗的电能就会越少。所以电厂在输电时提高送电电压，减少电能在输电线路上的损失。

4、电流的热效应对人们有有利的一面（如电炉、电热水器、电热毯等），也有不利的一面（如电视机、电脑、电动机在工作时产生的热量）。我们要利用有利电热，减少或防止不利电热（如电视机的散热窗，电脑中的散热风扇，电动机的外壳铁片等）。

五、电功率和安全用电

根据公式 I = P / U 可知，家庭电路电压一定时，电功率越大，电流I也就越大。所以在家庭电路中：A、不要同时使用很多大功率用电器；B、不要在同一插座上接入太多的大功率用电器；C、不要用铜丝、铁丝代替保险丝，而且保险丝应该在可用范围内尽量使用细一些的。

五、熟记电学中基本量的规律和特点，进行电功、电功率和电热的计算

物理量 公 式 单位 测量仪器 串联电路特点 并联电路特点

（符号） （ 符号）

电功（W） W=UIt 焦耳（J） 电能表 W=W1+W2 W=W1+W2

W1: W2= R1: R2 W1: W2= : R2 : R1

电功率（P） P = W /t 瓦特（W） 电流表 P＝P1+P2 P＝P1+P2

P＝UI 电压表滑动变阻器 P1: P2= R1: R2 P1: P2= R2 : R1

（伏安法）

电热 Q=I2Rt 焦耳（J） Q=Q1+Q2 Q=Q1+Q2

（Q） Q1: Q2=R1: R2