Электронно-дырочная проводимость полупроводников - раздел Физика, КВАНТОВАЯ ФИЗИКА
Рассмотрим Теперь Более Подробно Поведение Электронов В Вален...
Рассмотрим теперь более подробно поведение электронов в валентной зоне, в которой возникли свободные уровни вследствие перехода части электронов в зону проводимости (рис. 89.1).
Рис. 89.1
Оказывается, что при наличии вакантных уровней в валентной зоне при включении электрического поля носителями электрического тока в этой зоне являются положительно заряженные квазичастицы, получившие названия дырок. Объясним это. Когда валентная зона полностью заполнена электронами, сумма всех их скоростей равна нулю:
Выделим из этой суммы скорости k-го электрона:
откуда
Из полученного соотношения вытекает, что если k-й электрон при нагревании кристалла переходит в зону проводимости, то сумма скоростей оставшихся электронов в валентной зоне равна . Все эти электроны создадут ток, равный . Таким образом, суммарная сила тока всех электронов валентной зоны, имеющей одно вакантное состояние, эквивалентна силе тока, обусловленного наличием в ней частицы с положительным зарядом +q, помещенной в это состояние. Такую квазичастицу называют дыркой.
Расчет дает, что количество электронов, перешедших в зону проводимости, а, следовательно, и количество образовавшихся дырок пропорционально , где — ширина запрещенной зоны; k — постоянная Больцмана; T — температура. Эти электроны и дырки являются носителями тока. Поскольку электропроводимость пропорциональна числу носителей тока, можем написать
(89.1)
где σ0 — константа. Из соотношения (89.1) видно, что удельная электрическая проводимость σ полупроводников растет с температурой T по экспоненциальному закону.
Отметим, что все вышесказанное относится к так называемым собственным полупроводникам. К ним относятся ряд чистых химических элементов (германий, кремний, селен, теллур и др.) и многие химические соединения.
Тепловое излучение
Тепловым излучением называют излучение электромагнитных волн за счет внутренней энергии. Если расход энергии на тепловое излучение не восполняется за счет подвода к телу теплоты, то
Закон Кирхгофа
Спектральная плотность энергетической светимости rν и коэффициент поглощения aν непрозрачного тела взаимосвязаны.
Рассмотрим т
Формула Планка
Теоретические исследования зависимости от ν и T методами классической э
Фотоэффект
Поместим цинковую пластину на электроскоп (прибор для обнаружения и измерения электрических зарядов) и зарядим ее. Затем осветим пластину ультрафиолетовым светом. Тогда, если пласти
Формула Эйнштейна для фотоэффекта
Экспериментально полученные законы фотоэффекта не могли быть объяснены с точки зрения электромагнитной теории света. Зато они легко интерпретировались с квантовой точки зрения. Расс
Эффект Комптона
В 1923 г. американский физик Комптон исследовал рассеяние рентгеновских лучей (длина волны которых λ не превышает 100 нм) «легкими» веществами (графит, парафин и т. д.). Анализ
Волны де Бройля
Рассмотрение многочисленных оптических явлений обнаруживает двоякую природу света. Такие явления, как интерференция и дифракция, свидетельствуют о том, что свет — это непрерывные эл
Волновая функция
Какова природа волн де Бройля? Это не электромагнитные волны. Электромагнитные волны представляют собой распространяющееся в пространстве переменное электромагнитное поле. Распростр
Атом водорода
Атом водорода состоит из протона и электрона. Рассмотрим движение электрона в электростатическом поле протона (протон в атоме водорода считаем неподвижным). Потенциальная энергия эл
Излучение и поглощение света атомом водорода
Расчеты показывают, что вероятность P нахождения электрона с энергией En внутри атома водорода не зависит от времени и не изменяется с течением времени. Сле
Пространственное квантование
В §84 мы установили, что модуль орбитального момента импульса электрона в атоме явл
Принцип Паули
Мы установили, что состояние каждого электрона в атоме характеризуется четырьмя квантовыми числами:
главным n (n = 1, 2, 3, …),
орбитальным l
Металлы, полупроводники и диэлектрики
Если изолированные атомы сблизить до расстояния L = 0,1 нм (расстояние между атомами в кристалле), то происходит сильное взаимодействие между атомами, что приводит к перекрыт
Примесные полупроводники
В ряде случаев в проводники вводят примеси для придания им необходимых электрических свойств. Примесные атомы создают свои собственные энергетические уровни, получившие название при
P-n-переход
Полупроводники с примесной проводимостью нашли широкое применение в современной электронике.
В качестве примера рассмотрим, как действует полупроводниковый диод или выпрями
Строение атомного ядра
Ядром называют центральную часть атома, в которой сосредоточены практически вся масса атома и его положительный электрический заряд.
Ядра атомов состоят из элементарных час
Энергия связи ядра
Мы знаем, что в обычных условиях взаимодействие между заряженными элементарными частицами намного превышает их гравитационное притяжение. Поэтому одноименно заряженные протоны в ядр
Радиоактивность
Радиоактивностью называют превращение неустойчивых изотопов одного химического элемента в изотопы другого элемента, сопровождающееся испусканием некоторых частиц.
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЕ ВОПРОСЫ 4
1. Закон Кирхгофа.
2. Законы теплового излучения черного тела.
3. Формула планка.
4. Формула Эйнштейна для фотоэффекта.
Физические постоянные
Скорость света в вакууме ...........................................................................
Работа выхода электронов из металлов
Цинк..........................................4,2 эВ
Калий.........................................2,2 эВ
Платина......................................5,3 эВ
. Все эти электроны создадут ток, равный 
. Таким образом, суммарная сила тока всех электронов валентной зоны, имеющей одно вакантное состояние, эквивалентна силе тока, обусловленного наличием в ней частицы с положительным зарядом +q, помещенной в это состояние. Такую квазичастицу называют дыркой.
, где 
— ширина запрещенной зоны; k — постоянная Больцмана; T — температура. Эти электроны и дырки являются носителями тока. Поскольку электропроводимость пропорциональна числу носителей тока, можем написать
(89.1)
Новости и инфо для студентов