- •Закон сохранения заряда. Закон Кулона.
- •Электрическое поле. Напряжённость электрического поля. Принцип суперпозиции электрических полей. Графическое изображение электрических полей.
- •Поле двух бесконечных параллельных разноименно заряженных плоскостей
- •1. Поле равномерно заряженной сферической поверхности
- •2. Поле объемно заряженного шара
- •3. Поле равномерно заряженной бесконечной плоскости
- •4. Поле равномерно заряженного бесконечного цилиндра (нити)
- •6. Работа сил электростатического поля в случае двух точечных зарядов. Потенциал. Потенциал поля, создаваемого системой точечных зарядов.
- •7.Циркуляция вектора напряженности электрического поля. Связь между напряжённостью электростатического поля и потенциалом.
- •8.Эквипотенциальные поверхности, их связь с силовыми линиями.
- •9.Проводники и диэлектрики. Заряженный проводник. Проводник во внешнем электрическом поле.
- •10. Электроёмкость, конденсаторы. Электроёмкость проводящего шара. Ёмкость плоского конденсатора, сферического конденсатора, цилиндрического конденсатора.
- •После интегрирования получим
- •9.2. Параллельное соединение конденсаторов
- •Энергия заряженного конденсатора
- •3.2. Напряженность электростатического поля двух
- •3.3. Поле равномерно заряженной сферической поверхности
- •Электрический диполь
- •Поляризация диэлектрика
- •Электрическое поле в диэлектриках
- •17.Теорема Гаусса для поля вектора поляризации. Теорема Гаусса для поля вектора электрического смещения. Связь между векторами d и e.
- •Сила тока, плотность тока
- •Уравнение непрерывности
- •Закон Ома для однородного участка цепи
- •20,Сторонние силы. Закон Ома для неоднородного участка цепи.
- •21,Работа, мощность, кпд источника тока. Тепловое действие тока. Закон Джоуля-Ленца.
- •22,Переходные процессы в конденсаторах. Правила Кирхгофа.
- •Закон Ома для неоднородного участка цепи запишем в виде
- •Первое правило Кирхгофа
- •23,Источники магнитного поля. Сила взаимодействия, движущихся зарядов.
- •24,Магнитное поле движущего заряда. Магнитный поток.
- •26,Магнитное поле соленоида. Проводник с током в магнитном поле. Взаимодействие параллельных токов. Движение заряженных частиц в магнитном поле. Магнитное поле соленоида
- •27. Закон Био-Савара-Лапласа. Момент сил, действующий на контур с током. Работа перемещения контура с током в магнитном поле.
- •28. Закон электромагнитной индукции. Индуктивность. Явление самоиндукции.
- •3.18. Индуктивность
- •29. Вектор намагничивания. Циркуляция вектора j. Циркуляция вектора н.
- •30. Ток смещения. Уравнения Максвелла в интегральной форме.
- •Свойства уравнений Максвелла:1. Уравнения Максвелла линейны.
- •32. Электромагнитные волны. Поток энергии электромагнитного поля (Вектор Умова-Пойтинга).
- •33. Проводники, диэлектрики и полупроводники в зонной теории. Примесные полупроводники. Понятие сверхпроводимости. Проводники, диэлектрики и полупроводники в зонной теории
- •9.13. Понятие о сверхпроводимости
- •34. Типы магнетиков (Диамагнетизм, парамагнетизм, ферромагнетизм, понятие о петле гистерезиса, применение магнетиков).
- •Парамагнетизм
- •Ферромагнетизм
- •Применение магнетиков
9.13. Понятие о сверхпроводимости
Рис.
9.29
Сверхпроводимость свойство многих веществ, в том числе и проводников и многих сплавов и др., состоящее в том, что их электрическое сопротивление скачком уменьшается до нуля при охлаждении образцов ниже критической температуры ТС, характерной для данного материала (рис. 9.29).
Впервые сверхповодимость обнаружена Камерлинг-Оннесом при охлаждении ртути ниже ТС = 4,3 К. Удельное сопротивление веществ в сверхпроводящем состоянии мало ( < 1022 Омм), в то время как, например, у чистых образцов меди или серебра при температуре жидкого гелия 10 11 Омм.
Согласно этому принципу в твердых телах при Т = 0 К на каждом энергетическом уровне в разрешенной зоне могут находиться одновременно только два электрона с противоположными спинами.
Рис.
9.30
Электропроводность обычных металлов определяется свойствами фермиэлектронов и процессами их рассеяния на ионах кристаллической решетки, совершающих тепловые колебания; примесях; дислокациях и других структурных несовершенствах кристалла.
При низких температурах сопротивление кристалла определяется в основном примесным рассеянием.
Электропроводимость примесных полупроводников
Монокристаллы полупроводников всегда имеют различные неоднородности, дефекты, в том числе и примесные атомы, которые создают собственные энергетические уровни (примесные уровни).
Эти уровни могут располагаться как в разрешенной, так и в запрещенной зонах. Для придания полупроводникам необходимых свойств в них специально вводят примеси в нужных пропорциях.
Cуществуют два основных типа примесных полупроводников: донорные и акцепторные.
Донорные полупроводники
Четырехвалентный германий имеет решетку типа алмаза, в которой каждый атом окружен четырьмя соседними атомами, связанными с ним валентными силами. Если внедрить в решетку германия атомы пятивалентного мышьяка, то пятый электрон его атомов связи не образует (рис. 5.27, а).
Этот электрон будет двигаться в поле атома мышьяка, ослабленного в поле решетки германия в = 16 раз ( диэлектрическая проницаемость германия), а энергия связи мышьяка уменьшается в 256 раз и cоставляет W 0,01 эВ, что соответствует энергии активации. При сообщении этому электрону такой энергии он отрывается от своего атома и приобретает способность свободно перемещаться в решетке германия, может переходить в зону проводимости.
Образующиеся при этом дырки локализуются на неподвижных атомах мышьяка и в электропроводности не участвуют. Примеси, за счет которых возникает электронная проводимость, называются донорами, а энергетические уровни, на которых расположены электроны примеси, донорными уровнями Wд (рис. 5.27, б). Эти уровни располагаются в запрещенной зоне у дна зоны проводимости, имея энергию активации Wд 0,01 эВ. Уровень Ферми в донорных полупроводниках располагается посередине между донорным уровнем и дном зоны проводимости.
Все полупроводники с донорной примесью, называются полупроводниками n типа.
Акцепторные полупроводники
При введении в кристаллическую структуру 4-х валентного кремния атомов трёхвалентной примеси (например, индий), только три валентных электрона вступят в связь с четырьмя соседними атомами кремния. Четвёртая связь оказывается незаполненной и она не несёт заряда, т.е. атом примеси является электрически нейтральным.
При воздействии даже небольшой тепловой энергии электрон кремния может перейти в эту связь.
На внешней оболочке акцептора появляется лишний электрон, т.е. он превращается в отрицательный ион.
Вакантная связь атома кремния несёт собой уже положительный заряд, являясь дыркой. Электропроводность дырочного полупроводника определяется дырками, которые являются здесь основными носителями заряда.
Таким образом за счёт введения и активации акцепторной примеси образуется дырочный полупроводник, электропроводность которого определяется дырками.
Такую структуру называют дырочный полупроводник, или полупроводник p – типа.
Введение примесей в полупроводник приводит к образованию дополнительных энергетических уровней в запрещённой зоне