- •2)Гипотеза кварков.
- •2)Почему трением электризуются только разнородные вещества?
- •3)Почему трением практически невозможно наэлектризовать проводники? §2.Закон кулона
- •§3. Напряженность электростатического поля. Полевая трактовка закона кулона. Принцип суперпозиции.
- •§4 Линии вектора напряженности. Поток вектора напряженности.
- •2)Изобразить поле двух равных по величине положительных точечных зарядов;
- •4)Изобразить качественно поле:
- •§5 Теорема остроградского-гаусса.
- •3.Используя теорему Остроградского-Гаусса, получить формулу для расчета напряженности в произвольной точке поля заряда q равномерно распределенного по поверхности сферы.
- •6 Дифференциальная форма теоремы остроградского- гаусса
- •§7 Работа сил электростатического поля по перемещению заряда. Теорема о циркуляции вектора напряженности.
- •§8. Разность потенциалов, потенциал электростатического поля.
- •§9 Связь напряженности и разности потенциалов.Эквипотенциальные поверхности.
- •§11 Поле электрического диполя.
- •Тема II. Электростатическое поле при наличии проводников. §12 электрическое поле заряженного проводника.
- •13. Электростатическая индукция.
- •§14 Электрическая емкость уединенного проводника и системы проводников.
- •Тема III. Электрическое поле при наличии диэлектриков. §15 классификация диэлектриков.
- •§ 16 Диполь в электрическом поле.
- •17. Вектор поляризации и связанные заряды.
- •§ 18. Теорема остроградского – гаусса для вектора напряженности в диэлектриках. Вектор электрического смещения.
- •§ 19. Диэлектрическая восприимчивость и диэлектрическая проницаемость.
- •§ 20 Граничные условия.
- •§ 21 Сегнетоэлектрики.
- •Тема IV. Энергия электростатического взаимодействия. §22.Энергия взаимодействия системы неподвижных точечных зарядов.
- •§23 Энергия непрерывно распределенных зарядов, энергия заряженного проводника, конденсатора.
- •§ 24 Энергия электростатического поля, энергия взаимодействия заряженных тел.
- •Тема V. Стационарный электрический ток. § 25. Сила и плотность тока.
- •26. Уравнение непрерывности.
- •§ 27. Экспериментальные законы стационарного тока.
- •§ 28 Законы ома и джоуля – ленца в дифференциальной форме.
- •§ 29. Условия существования стационарного тока. Электродвижущая сила.
- •§ 30. Поле постоянного тока.
- •§ 31. Закон ома для замкнутой цепи.
- •§ 32. Правила кирхгофа для линейных разветвленных цепей.
- •§ 33. Квазистационарные токи.
- •Тема VI. Магнитное поле стационарного тока в вакууме. § 34. Закон взаимодействия элементов тока. Вектор магнитной индукции.
- •§ 35. Закон ампера. Сила лоренца.
- •§ 36 Линии вектора магнитной индукции. Теорема о полном магнитном потоке.
- •§ 37. Теорема о циркуляции вектора магнитной индукции. Вихревой характер магнитного поля.
- •§ 38.Контур с током в магнитном поле.
- •Тема VII. Магнитное поле в веществе. § 39. Источники магнитного поля в веществе. Вектор намагничивания.
- •§ 40. Связь молекулярных токов с вектором намагничивания.
- •§ 41. Теорема о циркуляции вектора магнитной индукции в магнетиках. Напряженность магнитного поля.
- •§ 42 Магнитная восприимчивость. Магнитная проницаемость. Источники линий напряженности.
- •§ 43. Граничные условия для векторов напряженности и магнитной индукции.
- •Тема VIII. Нестационарное магнитное поле. § 44. Явление электромагнитной индукции.
- •§ 45 Природа сторонних сил при явлении электромагнитной индукции.
- •§ 46. Явление самоиндукции.
- •§ 47. Взаимная индукция.
- •§ 48 Энергия магнитного поля.
- •Тема IX. Цепи переменного тока. § 49. Колебательный контур. Свободные элетромагнитные колебания в идельном контуре.
- •§ 50 Свободные колебания в контуре с активным сопротивлением.
- •§ 51. Цепь переменного тока с различной нагрузкой.
- •§ 52 Последовательная цепь переменного тока со смешанной нагрузкой.
- •§ 53. Энергия и мощность в цепи переменного тока.
- •§ 54 Разветвленная цепь переменного тока. Метод проводимостей.
- •§ 55.Вынужденные электромагнитные колебания. Резонанс напряжений.
- •§ 56 Резонанс токов.
- •§ 57.Трехфазный ток.
- •Тема X. Магнетики § 58 магнитомеханические явления.
- •§ 59 Диамагнетизм. Ларморова прецессия.
- •§ 60 Парамагнетики.
- •Самостоятельно: §61 ферромагнетики. Тема XI. Электромагнитное поле § 62 . Обобщения максвелла. Ток смещения.
- •§ 63 Полная система уравнений максвелла. Теория максвелла и границы ее применимости.
- •§ 64. Электромагнитные волны и их свойства.
- •§ 65. Закон сохранения энергии электромагнитного поля. Поток энергии.
- •§ 66. Излучение электромагнитных волн.
- •§ 67 Экспериментальные подтверждения теории максвелла: опыты герца и лебедева.
- •Тема XII. Электропроводность веществ. § 68. Классическая теория электропроводности металлов (друде-лоренца) и ее затруднения.
- •§69.Основные понятия зонной теории проводимости твердых тел.
- •§ 70 Собственная и примесная проводимость полупроводников,
- •§ 71 Работа выхода. Контактные явления в металлах.
- •§ 72 Контакт полупроводников с различным типом проводимости.
- •§ 73 Термоэлектрические явления.
§ 70 Собственная и примесная проводимость полупроводников,
К полупроводникам относят кристаллы, образованные химическими элементами из IV, V и VI групп периодической системы Менделеева, т.е. Si, Ge, As и др. Кроме того, к полупроводникам относятся кристаллы, образованные различными химическими соединениями, например, оксиды, сульфиды, сплавы элементов различных групп.
Под собственной проводимостью понимают проводимость химически чистых полупроводников, таких как германий или кремний, а также некоторых химических соединений.
Как уже обсуждалось, у полупроводников ширина запрещенной зоны не очень велика и, поэтому при реальных температурах часть электронов с верхних уровней валентной зоны может быть переброшена на нижние уровни зоны проводимости (рис.201).
При этом в валентной зоне появляются вакантные энергетические состояния, которые получили название дырок. Если полупроводник поместить в электрическое поле, то электроны двигаются против поля в обоих зонах, но в валентной зоне они могут переходить только в свободные энергетические состояния, что равноценно движению дырок.
Поэтому говорят, что собственная проводимость полупроводников электронно-дырочная. Концентрация электронов равна концентрации дырок и зависит от внешних воздействий: температуры, облучения, напряженности электрического поля.
Удельная собственная проводимость полупроводников поэтому зависит от температуры: , где - величина запрещенной зоны, Т – температура по шкале Кельвина, - постоянная, характерная для данного полупроводника.
Если представить данную зависимость графически, как логарифм удельной проводимости от величины обратной температуры (рис..202), то получится прямая, по наклону которой можно определить величину запрещенной зоны
РИС.201 РИС.202 РИС.203 РИС.204
При введении в полупроводник примесей его проводимость существенно изменяется. Например, при введении в кремний 0,001% атомов бора проводимость увеличивается в 1000 раз.
Различают донорную и акцепторную примеси. Эти названия возникли на основании следующих классических представлений о проводимости полупроводников.
Германий и кремний имеют кристаллическую решетку, в которой каждый атом связан ковалентными (парно-электронными) связями с четырьмя ближайшими. При замещении атома германия пятивалентным атомом мышьяка один из его электронов не может образовать ковалентной связи и становится свободным, а атом примеси становится положительным ионом, который не перемещается по кристаллу, т.е. дырка не возникает (рис.203).
Такая примесь называется донорной, а проводимость электронной или n-типа (negative), поскольку концентрация электронов больше чем дырок. Электроны называют основными носителями, а дырки – не основными.
С точки зрения зонной теории введение примеси искажает поле кристаллической решетки, что приводит к образованию в запрещенной зоне энергетического уровня D (донорного) валентных электронов мышьяка, называемого также примесным уровнем. В случае германия с примесью мышьяка этот уровень располагается на расстоянии эВ от дна зоны проводимости. и электроны примесного уровня легко переходят в зону проводимости при реальных температурах.
При введении в решетку кремния трехвалентного атома бора одна из связей не укомплектована, и четвертый электрон может быть захвачен от соседнего атома, где соответственно образуется дырка (рис.204).
Такая примесь называется акцепторной, а проводимость дырочной или p-типа (positive), поскольку концентрация дырок больше. Соответственно дырки – основные носители, а электроны – не основные.
Согласно зонной теории, при этом возникает в запрещенной зоне примесный энергетический уровень А (акцепторный), не занятый электронами. В случае кремния с примесью бора этот уровень располагается выше верхнего уровня валентной зоны на
эВ. Соответственно, при достаточно низких температурах на этот уровень переходят электроны из валентной зоны, а в ней образуются дырки, движением которых обусловлена проводимость.