- •Электростатика
- •Заряд и его свойства
- •Закон сохранения заряда
- •Напряженность электростатического поля
- •Принцип суперпозиции
- •Основная задача электростатики
- •Теорема Остроградского-Гаусса
- •Связь потенциала() и напряженности(e)
- •Емкость
- •Электрическая индукция
- •Постоянный электрический ток
- •Закон Ома
- •Закон Джоуля – Ленца
- •Правило Кирхгофа
- •Алгебраическая сумма токов, относящихся к одному узлу, равна нулю.
- •Для любого замкнутого контура, сумма падений напряжений на элементах контура равна сумме эдс.
- •Классическая электронная теория
- •Объяснение закона Ома с точки зрения классической электронной теории.
- •Объяснение закона Джоуля-Ленца с точки зрения классической электронной теории
- •Закон Видемана-Франца
- •Основы зонной теории проводимости
- •Контактные явления. Законы Вольта
- •Термоэлектрические явления
- •Обратное термоэлектрическое явление
- •Контактные явления в полупроводниках
- •Уровень Ферми
- •Полупроводник.
- •Основы физики полупроводников
- •Диффузия
- •Pn переход при прямом напряжении:
- •Полупроводниковый диод
- •Биполярный транзистор
- •Магнитное поле и его характеристики
- •Рамка с током в магнитном поле
- •Закон Ампера
- •Действие магнитного поля на движущийся заряд
- •Движение заряженных частиц в магнитном поле
- •Ускорители заряженных частиц
- •З акон Био-Савара-Лапласа
- •Эффект Холла
- •Метод прямого интегрирования
- •Закон полного тока
- •Некоторые формулы
- •Работа по перемещению проводника и контура с током в магнитном поле
- •Явление электромагнитной индукции
- •Вращение рамки в магнитном поле
- •Индуктивность контура. Самоиндукция.
- •Токи при размыкании и замыкании цепи
- •Энергия магнитного поля
- •Магнитные свойства вещества
- •Намагниченность. Магнитное поле в веществе.
- •Парамагнетизм и диамагнетизм
- •Ферромагнетизм
- •Магнитные свойства воды
- •Модель самосогласованного поля или Кюри-Вейсса
- •Магнитные свойства сверхпроводников
- •Переменный электрический ток
- •Закон Ома для последовательно соединенных rlc цепей
- •Мощность цепи переменного тока
- •Сложные линейные цепи
- •Трёхфазные электрические цепи
- •Уравнения Максвелла
- •Волновое уравнение
- •Электромагнитная масса движущегося заряда
- •Граничные условия для векторов электромагнитного поля
- •Скин-эффект
- •Электромагнитные волны в линиях
- •Образование электромагнитных волн
- •Образование электромагнитных волн с помощью колебательного контура
- •Генерирование электромагнитных волн
- •Ламповый генератор и автоколебательные системы
- •Изучение ускоренно движущихся электронов
- •Излучение рамки с током
- •Создание излучения в свч-диапазоне
- •Энергия Энергия взаимодействия дискретных зарядов
- •Энергия заряженных проводников
- •Плотность энергии электромагнитного поля
- •Энергия заряженных проводников
- •Силы в электрических и магнитных полях
- •Движение энергии вдоль коаксиального кабеля
- •Электромагнитная энергия вдоль линии передач
- •Электрические токи в металлах, вакууме и газах Элементарная классическая теория электропроводности металлов
- •Вывод основных законов электрического тока в классической теории электропроводности металлов
- •Работа выхода электронов из металла
- •Эмиссионные явления и их применение
- •Ионизация газов. Несамостоятельный газовый разряд
- •Самостоятельный газовый разряд и его типы
- •Плазма и её типы
- •Электрические токи в жидкостях Электролиты. Электролиз
- •Законы Фарадея
Контактные явления в полупроводниках
Вещества, которые имеют удельное сопротивление - называются полупроводниками.
Примеры: Германий, Индий, Кремний, Селен.
С опротивление полупроводников сильно зависит от температуры, (сопротивление понижается при повышении температуры). Ток обусловлен не только свободными электронами, но и связанными. Примесь другого элемента в полупроводник сильно меняет сопротивление образца. Одна сотая часть примеси меняет в десятки тысяч раз сопротивление. В металлах с повышением температуры концентрация свободных электронов практически не меняется, а в полупроводниках с повышением температуры концентрация свободных электронов стремительно растет. Полупроводники являются ковалентными кристаллами, т.е. имеют совместное владение двумя электронами с соседними атомами. Эти два электрона имеют противоположно направленные спины. Ковалентная связь является насыщенной.
Пример: Германий ( ).
Если одна из связей разрывается, то остается пустое место (дырка), которая ведет себя как положительный заряд. Интерес составляют примесные полупроводники.
Если в полупроводник добавляется элемент с большим количеством валентных электронов, чем в исходном полупроводнике, то такой примесный полупроводник называется полупроводник n-типа, или электронный полупроводник:
Уровень энергии примеси еще называется донорным уровнем.
Е сли же наоборот, с меньшим числом валентных электронов – то дырочный, либо p-типа:
Наблюдается появление пустого (разрешенного) уровня вблизи валентного уровня.
В p-области концентрация дырок гораздо больше, чем электронов (давление дырочного газа).
В n-области концентрация электронов гораздо больше, чем концентрация дырок (давление электронного газа). Вообще контактная разность потенциалов в полупроводниках – разница между уровнями Ферми.
Уровень Ферми
Рассмотрим состояние металла или неметалла при абсолютном нуле, то есть при отсутствии теплового возбуждения. Электроны стремятся занять такие уровни, чтобы иметь минимум энергии, т. е. как можно низшие уровни. Если в металле свободных электронов, то они займут уровней, при этом самый высокий уровень называется уровнем Ферми.
-для выхода электрона с уровня Ферми.
Все уровни выше уровня Ферми – пустые.
Функция распределения Ферми-Дирака характеризует распределения частиц по уровням и состояниям или вероятность занятости того или иного уровня частиц.
Если уровень занят, вероятность обнаружения равна единице.
Если уровень пуст, вероятность обнаружения равна нулю.
При повышении температуры – повышается энергия ионов, и при столкновениях с электронами – ионы отдают им часть энергии. Появляется вероятность того, что электроны могут иметь энергию большую энергии Ферми. На освободившиеся уровни могут перейти другие электроны (уровни ниже уровня Ферми). Это размытие невелико, так как возбуждению подвержены только электроны, близкие к уровню Ферми. Возникновение тока связано с возможностью перехода электронов на более высокий уровень. В металлах этими электронами являются электроны, имеющие энергию вблизи уровня Ферми. Уровни Ферми – наиболее вероятная (средняя) энергия электронов металла, которые могут принять участие в образовании тока при данной температуре. В металлах уровень Ферми слабо меняет своё положение при повышении температуры.