9-10 (1083150), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Так как проводимость  пропорциональна числу электронов в свободной зоне, а это значение пропорционально величине f, то получим:

, (9.6)

где ₀-константа, W_зап – ширина звпрещенной зоны, k – постоянная Больцмана, Т- температура

9.7. Примесная проводимость п/п.

Электронный и дырочный п/п.

Примесная проводимость возникает, если некоторые атомы кристалла (основ­ные) заменить атомами другой валентности (примесью).

1. Если валентность примеси больше валентности основного элемента, то получа­ется полупроводник n – типа (см. рис. 9.7). Например, если атом фосфора Р (5-ти валентный) замещает основной атом кремния (4-х валентный),то 5-й электрон у Р очень слабо держится, легко отрывается и стано­вится свободным (электроном проводимости).

А томы примеси, поставляющие электроны проводимости, называют донорами.

Донорные уровни находятся вблизи дна зоны проводимости в запрещенной зоне. Электроны с донорного уровня легко переходят в зону проводимости. Итак, донорные уровни поставляют лишь один вид носителей тока - электроны.

Полупроводник с донорной примесью обладает электронной проводимостью и называется п/п n - типа (negative – отрицательный).

1. Если валентность примеси меньше валентности основного элемента, то полу­чается полупроводник р - типа (см. рис.9.8). Например, примесь бора В - трехвалентна. Здесь недостает для комплекта связей одного электрона. Это еще не дырка. Но если из связи Si = Si сюда перейдет электрон, то появится настоящая дырка.

А томы примеси, вызывающие возникновение дырок, называют акцепторными.

Акцепторные уровни находятся в запрещенной зоне вблизи верха валентной зоны.

Полупроводники с акцепторной примесью обладают дырочной проводимостью и называются п/п р – типа (positive - положительный).

С повышением температуры Т - концентрация примесных носителей быстро достигает насыщения, т. к. освобождаются все донорные уровни или заполняются акцепторные уровни. При дальнейшем повышении Т все больший вклад дает собственная прово­димость п/п.

9.8. р / n переход.

В n – полупроводнике – основные носители тока – электроны, в р – типе полупроводника основные носители – дырки (см. рис.9.9). При контакте электроны из полупроводника n – типа диффундируют к р – типу, а дырки, наоборот, из п/п р – типа движутся к п/п n – типа. При этом область р заряжается (-), а n - область (+). Этот переход будет проходить до тех пор, пока создавшееся внутреннее электрическое поле не станет этому препятствовать. При этом, в равновесии уровни Ферми сравниваются (см. рис.9.10), а ток основных носителей I_осн будет равен току неосновных носителей I_осн = I_неосн

При прикладывании к p-n переходу внешней разности потенциалов U >0 (+) прикладывается к р-типу полупроводников, (-) к n-типу, ток основных носителей начинает быстро возрастать с ростом U .

При приложении обратного, запирающего напряжения U<0 ток основных но­сителей прекращается и остается лишь ток неосновных носителей .

В результате получается вольт-амперная характеристика, показанная на рис.9.11.

На полупроводниковых элементах в настоящее время создано огромное количество приборов, в частности, все компьютеры и электронные системы управления. На 90% настоящий и грядущий технический прогресс обусловлен развитием полупроводниковых технологий.

9.10. Понятие о сверхпроводимости

Эффект сверхпроводимости заключается в скачкообразном исчезновении сопротивления при очень низких температурах (см. рис. 9.12).

Температура, при которой происходит этот переход, называется критиче­ской температурой Т_к (см. рис. 9.13).

Слабое магнитное поле не проникает в сверхпроводник: его магнитная проницаемость =0. Сильное внешнее магнитное поле В>В_к разрушает сверхпроводящее состояние. То же происходит от силь­ного тока, проходящего через сверхпроводник.

Т
еорию сверхпроводимости создали Бардин, Купер, и Шриффер (теория БКШ). Ее суть следующая. Электрон немного притягивает к себе соседние положительные атомы решетки. Электрон и деформированная решетка создают положительную систему, к которой притягивается второй электрон. Наиболее выгодный режим создается, когда два электрона вращаются по кругу вокруг деформированной по­ложительной области решетки (см. рис. 9.13).

Рис. 9.12. а) Зависимость удельного сопротивления ρ от температуры для некоторых металлов. б) Зависимость критического магнитного поля Вк от температуры сверхпроводника.

Р
ис.9.13. Куперовская пара электронов вращается вокруг

слегка деформированной области решетки

Такие пары электронов называют Куперовскими парами. Эта пара движется в поле как единая частица. Энергия связи пары ΔЕ~10^-2эВ. Поэтому при kT~10^-2эВ Куперовские пары разрушаются и сверхпроводимость исчезает.

Лекция 11. Атомное ядро

11.1. Строение атомных ядер

Ядро - центральная часть атома, в которой сосредоточена практически вся масса атома и его положительный заряд. Размер атома  10^-10м размер ядра 10^-14 - 10^-15м.

Ядро состоит из нуклонов 2 видов: протонов р, имеющих заряд +e и нейтронов n – нейтральных частиц .

Характеристики

Список файлов лекций