Главная » Все файлы » Просмотр файлов из архивов » Файлы формата DJVU » Д.В. Сивухин - Общий курс физики. Том 5. Атомная и ядерная физика

Д.В. Сивухин - Общий курс физики. Том 5. Атомная и ядерная физика, страница 87

DJVU-файл Д.В. Сивухин - Общий курс физики. Том 5. Атомная и ядерная физика, страница 87 Атомная физика (2640): Книга - 5 семестрД.В. Сивухин - Общий курс физики. Том 5. Атомная и ядерная физика: Атомная физика - DJVU, страница 87 (2640) - СтудИзба2019-05-09СтудИзба

Описание файла

DJVU-файл из архива "Д.В. Сивухин - Общий курс физики. Том 5. Атомная и ядерная физика", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "атомная физика" из 5 семестр, которые можно найти в файловом архиве МГУ им. Ломоносова. Не смотря на прямую связь этого архива с МГУ им. Ломоносова, его также можно найти и в других разделах. .

Просмотр DJVU-файла онлайн

Распознанный текст из DJVU-файла, 87 - страница

Уравнение Шредингера всего кристалла слегка изменяется. Но так как число энергетических уровней зовы остается прежним, это приводит только к незначительному смещению энергетических уровней, что проявляется в поляризации кристалла. Существенно, однако, что и после наложения электрического поля зона остается по-прежнему полностью заполненной электрон ми. Никакие изменения состояния валентной зоны происходить не могут, поскольку с квантовой точки зрения все они сводятся к переходам электронов с одних энергетических уровней на другие. А это невозможно, если все уровни в валентной зоне заняты электронами.

Электрический ток есть движение электронов, при котором они непрерывно переходят из одного состояния в другое. Следовательно, электроны, пока они находятся в целиком заполненной валентной зоне, не могут участвовать в создании гапка. Для этого в валентной зоне необходимо создать незаполненные уровни энергии, т. е. перебросить некоторые электроны из валентной зоны в зону проводимости.

Электрическое поле слабее пробойного этого сделать не может (если отвлечься от туннельных переходов из валентной зоны в зону проводимости). В более сильных полях возникает электрический пробой диэлектриков. 6. В металлах валентная зона заполнена электронами целиком, а зона проводимости лишь частичг*о. Не имеет значения, существует ли щель между валентной зоной и зоной проводимости. Они могут вплотную примыкать и даже перекрываться между собой. Существенно только, чтобы в зоне проводимости были состояния, не занятые электронами. При наложении внешнего электрического поля Е квантовые состояния внутри зоны проводимости еле~ ка изменяются, однако состояния, не занятые электронами, в ней остаются. У электронов имеется возможность переходить в ~акис незанятые состояния. Переход, связанный с движением электрона в направлении поля Е, т.

е, против действующей на него силы, сопровождается увеличением энергии кристалла. Переход, связанный с обратным направлением движения элек- 3 58) Энергетические зоны в твердых телах 353 трона, наоборот, уменьшает эту энергию. Поэтому переходы электронов против поля Е более вероятны и будут преобладать над переходами в обратном направлении. Через кристалл потечет электрический ток в направлении поля Е, в соответствии с соглашением, принятым для определения направления тока, Переносимые заряды, если бы они не убирались от границ кристалла, создали бы электрическое поле, противоположное по направлению приложенному полкз Е. В резулыате ток в конце концов прекратился бы.

Чтобы этого не было, надо указанные заряды убирать и тем самым поддерживать приложенное поле К. Можно было бы также в кристалле создать вихревое элекгрическое поле, например, помещением его в переменное магнитное поле. В таком случае равновесие невозможно, и внутри кристалла все время будет циркулировать индукционный электрический ток. 7.

В полупроводниках,как и в диэлектриках, валентная зона полностью заполнена электронами, а зона проводимости полноспгью свободна. Обе зоны отделены одна от другой щелью конечной ширины. Однако в полупроводниках эта щель значительно уже, чем в диэлектриках. При абсолютном нуле температуры это обстоятельство не играет роли, так как в этом случае переход электрона из валентной зоны в зону проводимости невозможен (если не учитывать туннельные переходы). Но если температура кристалла отлична от абсолютного нуля, то электрон в валентной зоне может получить от иона кристаллической решетки энергии порядка ЙТ и перейти в зону проводимости.

(Именно порядка кТ, так как из-за малой концентрации электронов в зоне проводимости они практически подчиняются классической статистике Больцмана.) Такой переход может быть осуществлен и другим способом, например освещением кристалла. Независимо от способа перехода электронов в зону проводимости кристалл приобретает способность проводить электрический гок. Как и в металлах, в полупроводниках проводимость создается электронами, перешедшими в зону проводимости.

Но существует и другой механизм проводимости. Электрон., ушедший из валентной зоны, оставляет в ней незаполненное состояние, называемое дгиркой. Другой электрон в валентной зоне получает возможность перейти в это незаполненное состояние. При этом в валентной зоне создается новая дырка, в которую может перейти третий электрон, и т. д. Разумеется, при наличии электрического поля К переходы, связанные с движением электронов против Е, более вероятны, чем переходы, связанные с обратным движением.

Это и создает ток в направлении Е. Вместе с движением электрона происходит движение и соответствующей дырки, но в обратном направлении. Явление происходит так, как если бы ток вызывался не движением отрицательных электронов, а противоположяо направленным движением положительно заряженных дырок.

Примеси, даже в ничтожных количествах, сильно повышают электрическую проводимость полупроводника. В запрещенной зоне (щели между валентной зоной и зоной проводимости) они создают добавочные энергетические уровни. Допустим, что такие уровни расположены 12 д. В. сивухин. т, у 354 Некоторые макроекопичеекие квантовые явления (Гл.

уП вблизи края зоны проводимости. Тогда создается возможность для перехода электронов с таких уровней в зону проводимости. В резулыате проводимость полупроводника возрастает. Соответствующие примеси называются донорами. Они поставляют электроны в зону проводимости и увеличивают проводимость полупроводника.

Если же добавочные уровни находятся вблизи края валентной зоны, то электроны из валентной зоны получают возможность переходить на эти уровни. В валснтной зоне образуются дырки. Проводимость полупроводника также увеличивается. Она называется дырочкой проводимостью, а соответствующая примесь — акцептаором. 8. Проводимость полупроводников сильно увеличивается с повышением температуры.

В чистых полупроводниках увеличение интенсивности теплового движения электронов облегчает вероятность перехода их через энергетическую щель из валентной зоны в зону проводимости. При наличии примесей также возрастает вероятность переходов электронов с примесных уровней в зону проводимости или переходов электронов из валснтной зоны на те же примесные уровни. Все эти процессы ведут к повышению в полупроводнике концентрации носителей тока: электронов и дырок. С этим и связано увеличение проводимости полупроводников с повышением температуры. Иначе ведут себя металлы.

Концентрация электронов в них почти не зависит от температуры. Проводимость определяется главным образом длиной свободного пробега электрона. Длина свободного пробега отчасти ограничивается примесями решетки. Соответствующая часть проводимости не зависит от температуры. В бесконечной идеальной кристаллической решетке, лишенной всяких примесей и дефектов, плоская волна де Бройля, соответствующая движению электрона, распространялась бы бев затухания и рассеяния. Проводимость такого кристалла была бы бегкоиечно велика. В действительности свободный пробег электрона ограничен размерами кристалла (ср, с 5 57, п.4), а также тепловыми флуктуациями и дефектами кристаллической решетки. Они возрастают с температурой., уменьшая длину свободного пробега электрона.

В результате проводимость чистых металлов уменьшается с повышением температуры. (Здесь мы исключили из рассмотрения сверхпроводники.) 8 59. Зонная структура и волны Блоха 1. Зонную структуру энергетического спектра кристалла можно получить также из ураннения П! редингера для стационарных состояний. Однако точное уравнение 11!редингера для кристалла в целом решить и исследовать невозможно из-за громадного числа частиц (электронов и атомных ядер) в кристалле. Это уравнение необходимо предварительно упростить, При таком упрощении считается, что состояние кристалла можно приближенно описать не полной волновой функцией, зависящей от координат всех электронов и атомных ядер, а одночастаичкыми волновыми функциями каждого электрона.

Каждая из таких волновых функций зависит уже только от координат одного электрона, который з 59) Банная структура и волны Блоха 355 (59Л ) или + го~(хф = О, дх (59.2) где введено обозначение = --.— (у — и). 2т Ьг (59.3) Это линейное дифференциальное уравнение второго порядка с периодически меняющимися коэффициентами, поскольку из-за отсутствия внешнего поля гг~(х+ а) = ог~(х) для любого х. Оно называется уравнением Х1 лла (частный случай уравнения Матье). находится в силовом поле, создаваемом атомными ядрами и остальными электронами кристалла. Ядра вниду их массивности считаются при этом неподвижными, а электроны как бы «размазаныь по всему кристаллу. Таким путем многочастичное волновое уравнение 1Предингера заменяется одночастичным для каждого электрона.

Необходимо отметить, что потенциальное силовое поле, в котором находится рассматриваемый электрон, не задано, а само зависит от состояний электронов. Такое поле называется с мосогласованиым. Согласование состоит в том, что, с одной стороны, одночастичные волновые функции отдельных электронов формируются самосогласованным полем; с другой стороны, самосогласованное поле само зависит от вида одночастичных волновых функций электронов.

Метод самосогласованного поля находит свое оправдание в том, что большинство результатов, к которым он приводит, согласуются с опытом. Это в свою очередь связано не с явным видом самосогласованного поля, а главным образом с его пространственной периодичностью, определяемой периодичностью самой кристаллической решетки. Необходимо заметить также, что волновые функции достаточно ввести не для всех, а только для внешних, т. е. валентиых электронов, сравнительно слабо связанных с атомами решетки.

Свежие статьи
Популярно сейчас
Как Вы думаете, сколько людей до Вас делали точно такое же задание? 99% студентов выполняют точно такие же задания, как и их предшественники год назад. Найдите нужный учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Нашёл ошибку?
Или хочешь предложить что-то улучшить на этой странице? Напиши об этом и получи бонус!
Бонус рассчитывается индивидуально в каждом случае и может быть в виде баллов или бесплатной услуги от студизбы.
Предложить исправление
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
4986
Авторов
на СтудИзбе
470
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее